Эти баночные антенны
в основном хвалят. Вот и я решил проверить, какой реальный диапазон они имеют,
и каким КСВ обладают. Начну я со штыревой антенны, как наиболее простой и
эффективной, проверенной на опыте при проведении дальних связей. Такая
конструкция может пригодиться на все случаи жизни или на все стороны излучения
и приёма, поскольку в горизонтальной плоскости она имеет круговую диаграмму
направленности.
На графике зависимость КСВ (коэффициента стоячей волны) от частоты в интервале от 100 до 2000 МГц.
Оптимальное значение КСВ – единица, это провал частотной характеристики, диапазон частот, обеспечивающий наилучшее согласование. Изменение значения КСВ от 1 (отлично) до 2-х (вполне удовлетворительно). Размер каждой горизонтальной клетки соответствует 200 МГц. При большой полосе обзора погрешность прибора максимальна.
Конструкция штыревой антенны.
 |
| Фото 1. |
 |
| Фото 2. |
Мне понадобились всего две пол-литровые ёмкости, где одна банка служит излучателем, а вторая - противовесом. Задача противовеса – уменьшить токи высокой частоты по внешней оплётке коаксиального кабеля и обеспечить лучшее с ним согласование. Для удобства я использовал высокочастотные разъёмы (получив, таким образом, разборную антенну), хотя оплётку коаксиального кабеля и центральный провод можно закрепить с помощью гаек, шайб и винтов. Место крепления проводов и разъёмов к банке очистил от лака или пищевой пленки для лучшего контакта. В донышке одной банки пробил отверстие, пропустил коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. С противоположной стороны банки закрепил оплётку кабеля, а его центральный проводник соединил с другой банкой.
 |
| Фото 3. |
Таким образом, верхняя банка представляет собой четвертьволновый излучатель, а нижняя, которую я назвал противовесом, оправдывает своё название как симметрирующее устройство. Благодаря такой конструкции я могу рассматривать антенну посредством соединительного кабеля на некотором расстоянии от генератора, чтобы оценить её параметры отдельно от прибора, а не в совокупности с ним.
Характеристики штыревой антенны.
Входное сопротивление 50 Ом. Диапазон 240 – 830 МГц. КСВ в пределах 1,0 – 2.0.
Круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.
Измерения антенны проводил по нескольким приборам, не забыв использовать самодельный КСВ-метр. Таким образом, мой КСВ-метр получил аттестацию, поскольку характеристики исследуемых антенн совпали.
С уверенностью теперь могу сказать, что получилась достаточно широкополосная антенна, захватывающая диапазон от 240 МГц до 830 МГц. Таким образом, антенна настроена на все аналоговые телевизионные каналы дециметрового диапазона, включая все мультиплексные пакеты эфирного цифрового телевидения, радиолюбительские диапазоны 70 см (430 – 438 МГц) и диапазон PMR связи (446 МГц). В рабочем диапазоне частот её КСВ колеблется от 1,0 до 2,0. Хорошие показатели, по край ней мере передатчик по максимуму отдаст свою мощность в эфир, так как его выходной каскад отлично согласован с самодельной конструкцией.
Для приёма телевизионных программ следует использовать горизонтальную поляризацию, расположив баночки горизонтально и поворачивая их в этой плоскости найти оптимальный уровень приёма.
 |
| Фото 4. Заводская конструкция штыревой антенны. |
Использование пивных
баночек в изготовлении антенн не ноу-хау. Аналогичные антенны давно используются
в массовом производстве и при этом имеют неплохие характеристики. Внешне они
выглядят как штыревые, но обладают особенностью работать с коаксиальным кабелем,
поэтому имеют лучшую эффективность за счёт более высокого расположения их от
поверхности земли.
На фото 4 антенна сделана из полых латунных цилиндров.
Конструкция антенны « Ground Plane ».
 |
| Фото 5. |
Следующий тип антенн, не менее эффективных и широко распространённых – это вертикальная антенна с противовесами «Ground Plane ». Разница лишь в том, что противовесы, их количество обычно составляет от 3-х до 4-х (мне удобно было сделать 4) и расположены они под углом от 40 до 90 градусов к вертикали. Времени на её изготовления было затрачено больше, хотя всего-то потребовалось разрезать противовес-банку и развести лепестки под углом к вертикали. Очень неуклюжая получилась конструкция, что нельзя сказать о характеристиках. КСВ практически, как и у штыревой антенны и чуть больше получился диапазон согласования.
Характеристики антенны « Ground Plane ».
Входное сопротивление 50 Ом. Диапазон от 220 до 900 МГц. КСВ в пределах 1,2 до 2,2.
Конструкция симметричного разрезного вибратора.
Не мог я пройти мимо разрезного вибратора, сделанного также из двух ёмкостей. Такую антенну ещё называют горизонтальным полуволновым диполем. Именно такие антенны используют большинство любителей творить самоделки. Его входное сопротивление 73 -75 Ом, а диаграмма направленности существенно отличается от предыдущих антенн. Это восьмёрка с двумя максимумами излучения и приёма в горизонтальной плоскости диполя и с минимум излучением и приёмом по торцам. Конечно, меня немного смутило отсутствие симметрирующего устройства, но не остановило, чтобы проверить реальные значения КСВ в диапазоне частот в том виде этих антенн, каком их применяют на практике.
Диапазон согласования достаточно широк и занимает от 190 МГц до 770 МГц, как видно немного сместился вниз. Несколько хуже значения КСВ по сравнению со штыревой антенной. В диапазоне частот некоторые значения КСВ чуть больше значения 2,2, то есть на троечку с минусом. Возможно с согласующим устройством типа U – колена, с генератором с выходным сопротивлением 75 Ом, а не 50 Ом, КСВ улучшится, но сузится диапазон.
Характеристики симметричного разрезного вибратора.
Входное сопротивление 75 Ом. Диапазон
180 – 750 МГц. КСВ в пределах от 1,0 до
2,2.
Выводы.
Всё же есть польза от пива. По
крайней мере, после него остаются пустые емкости, из которых реально можно
смастерить антенну с неплохими характеристиками. Согласно теории, ширина
рабочей полосы должна быть в пределах 30
процентов от центральной частоты, но на практике она получилась больше.
Все перечисленные выше
антенны практически не обладают коэффициентом усиления, поскольку не имеют ярко
выраженной односторонней диаграммы направленности. Этот недостаток легко
исправить, придав антенне направленные свойства, путём установки за ней
металлического экрана в виде прямоугольника со сторонами не менее 1,5-й величины
габаритного размера соединённых банок
или металлическую сетку с шагом не более 1 см. На практике расстояние от
экрана до банок составляет чуть меньше 4-й части длины волны и находится
экспериментально по увеличению уровня сигнала на выходе антенны, который возрастает
до 5 дБ и существенно повышает дальность приёма или передачи.
КСВ, характеристики, а будет ли антенна работать? В эти выходные я решил проверить первый вариант штыревой антенны за городом на предельном от него расстоянии, которое составляет около 90 километров. Место испытания многим уже известно – это мансарда, а сама антенна не наружная, а комнатная, что говорит о худших для неё условиях испытаний. При подключении антенны через 2-х метровый кабель (50 Ом) к телевизору идут программы в дециметровом диапазоне волн с помехами в виде снега. Ставлю отражатель в виде тазика для варенья, который участвовал в изготовлении детекторного приёмника, и снег на экране телевизора заметно слабеет. Подключаю приставку для приёма эфирного цифрового телевидения, и три мультиплексных цифровых пакета проходят в 100 процентном качестве с уровнем сигнала 30 процентов. Меняю тазик на решётку для барбекю, и качество теряется на 20 процентов.
Таким образом, антенна работает как комнатная и работает без усилителя.
Впереди ещё много ёмкостей разного калибра. Если выливать пиво жалко, то воспользуйтесь алюминиевой фольгой. Для дальнейшей самостоятельной работы предлагаю сделать простой самодельный КСВ-метр.
Самодельный КСВ-метр.
Современные приборы для измерения характеристик антенн очень сложны и неподъёмно дороги. Однако, имея широкодиапазонный генератор высокой частоты и простой самодельный КСВ-метр, можно определить согласование антенны в полосе используемых частот или настроить по величине КСВ антенну на нужную частоту приёма или передачи. Самое минимальное значение КСВ в большинстве случаев указывает на резонансную частоту антенны.
Самодельный КСВ-метр - это прибор мостового
типа. При одинаковых сопротивлениях резистивной нагрузки 50 Ом и антенны с
аналогичным сопротивлением токи одинаковой величины на милливольтметре будут
вычитаться, и показание прибора будет равно 0, а КСВ = 1. Если сопротивление
антенны будет отличаться от сопротивления нагрузки 50 Ом в ту или иную сторону,
то и токи будут иметь разные величины, и КСВ будет ухудшаться.
На практике
значения КСВ = 1 считается отличным, а КСВ = 2 считается удовлетворительным.
 |
| Фото 7. |
Плату с высокочастотными разъёмами необходимо расположить непосредственно в корпусе, к месту, куда будет подсоединяться испытуемая антенна. Для некоторых типов штыревых антенн корпус будет являться противовесом. Если корпус изделия пластмассовый, то в качестве противовеса используется непосредственно печатная плата, в которой устанавливается антенный разъём.
Калибровка. С генератора подаю уровень до полной отклонения стрелки микроамперметра V п, в моём случае эта условная величина V п = 200 (деления всей шкалы микроамперметра). К антенному разъёму подсоединяю резистор 50 Ом и прибор показывает V и = 0.
КСВ = (V п + V и) / (V п – V и) = 1; КСВ = (200 + 0) / (200 – 0) = 1
Измерение. Теперь вместо резистора подсоединяю антенну и по этой же формуле считаю КСВ. В каждой точке измерения проверяю эффективность излучения самой антенны. Для этого подношу к измеряемой антенне лист металла, соизмеримый с её размерами, помахивая им словно веером. Не некотором расстоянии (это будет зависеть от мощности генератора и направленных свойств антенны, поэтому расстояние составляет от 10 см до 1 метра) антенна начнёт принимать отражённое от листа поле, и её характеристики будут меняться в такт колебания «веера», а стрелка миллиамперметра начнёт отклоняться в ту или иную сторону. Чем больше расстояние «дыхания» антенны, тем более она эффективна. Этим методом можно практически представить диаграмму направленности антенны, то есть, в какую сторону она наиболее эффективно излучает.
Если прибор для исследования частотных характеристик (Х1 - 42, Х1 - 50, Х 1 – 51 и др.) дополнить самодельным КСВ-метром, то можно наблюдать изменение КСВ по частоте на экране. Провод, идущий к микроамперметру, подсоединяю к входу УПТ характериографа (куда обычно подсоединяется детекторная головка), а на характериографе устанавливаю максимальный выход и обзор, тогда резонанс антенны – есть провал частотной характеристики, который будет соответствовать КСВ, стремящемуся к единице. Единичный уровень КСВ также калибруется подключением резистивной нагрузки с сопротивлением 50 Ом вместо антенны.
Да, и не забудьте помахать веером.
Данное схемное решение скопировано с промышленного КСВ метра ROGER RSM-200, имеющего следующие характеристики: полоса частот от 1,6 МГц до 200 МГц, проходная мощность не более 200 Вт.
Внешний вид:
Прибор нереверсивный, поэтому надо соблюдать правильность включения входа и выхода.
Трансформаторы L1 L2 намотаны на ферритовых кольцах типоразмер 12x7x6 мм проводом ПЭВ-0,4 мм 22 витка, мотается равномерно по всей окружности кольца. Затем в оба намотанных кольца вставляется латунная трубка диаметром 3,5 мм и длинной 40 мм (автор использовал элемент антенны от карманных приёмников) и распаивается на разъёмах PL. Образец приведён на фото:
Дроссели L3 L4 мотаются на аналогичных кольцах и имеют по 19 витков ПЭВ 0,4 мм. Обратите внимание, что через отверстия колец L3 L4 в кембрике пропущены перемычки, которые соединяют диоды и дроссели L1 L2 (как показано на схеме и видно на фото). Печатная плата двухсторонняя, на стороне показанной на фото, расположены два пятачка для пропайки разъемов PL. На второй стороне расположены остальные элементы схемы:
Выводы элементов должны быть предельно короткие.
Печатная плата выполнена утюжно-лазерной технологией. Её размеры 60 мм Х 33 мм. Плата помещается в жестяной экран 60х33х33 мм.
Получившийся блок располагают в любом удобном корпусе из алюминия или текстолита с измерительной головкой и переключателями. Все переменные и подстроечные резисторы располагаются на отдельной плате около измерительной головки. Настройка КСВ метра сводится к калибровке обратной волны резистором R3. Калибровка прибора производится резисторами R4, R5 в поддиапазоне 200 и 20 ватт.
73!Просмотрено: 2 365
Широко известные из радиолюбительской литературы КСВ-метры выполнены с использованием направленных ответвителей и представляют собой однослойную катушку или ферритовый кольцевой сердечник с несколькими витками провода. Указанные устройства имеют ряд недостатков, основным из которых является то, что при измерении больших мощностей появляется высокочастотная «наводка» в измерительной цепи, требующая дополнительных затрат и усилий по экранировке детекторной части КСВ-метра для уменьшения погрешности измерений, а при формальном отношении радиолюбителя к изготовлению прибора, КСВ-метр может стать причиной изменения волнового сопротивления фидерной линии в зависимости от частоты.
Предлагаемый вниманию КСВ-метр на основе полосковых направленных ответвителей лишён подобных недостатков, конструктивно выполнен в виде отдельного самостоятельного прибора и позволяет определить отношение прямой и отражённой волн в цепи антенны при подводимой мощности до 200 Вт в частотном диапазоне 1…50 МГц при волновом сопротивлении фидерной линии 50 Ом.
Схема КСВ-метра проста:
Если требуется иметь только индикатор выходной мощности передатчика или контролировать ток антенны, можно воспользоваться таким устройством:
При измерении КСВ в линиях с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, значения резисторов R1 и R2 следует изменить до величины волнового сопротивления измеряемой линии.
Конструкция
КСВ-метр выполнен на плате из двустороннего фольгированного фторопласта толщиной 2 мм. В качестве замены возможно использование двусторонннего стеклотекстолита.
Линия L2 выполнена на тыльной стороне платы и показана прерывистой линией. Её размеры 11×70 мм. В отверстия линии L2 под разъёмы XS1 и XS2 вставлены пистоны, которые развальцованы и пропаяны вместе с L2. Общая шина с обеих сторон платы имеет одинаковую конфигурацию и на схеме платы заштрихована. В углах платы просверлены отверстия, в которые вставлены отрезки провода диаметром 2 мм, пропаянные с обеих сторон общей шины.
Линии L1 и L3 расположены с лицевой стороны платы и имеют размеры: прямой участок 2×20 мм, расстояние между ними 4 мм и расположены симметрично продольной оси линии L2. Смещение между ними вдоль продольной оси L2 -10 мм. Все радиоэлементы расположены со стороны полосковых линий L1 и L2 и припаяны внахлёст непосредственно к печатным проводникам платы КСВ-метра. Печатные проводники платы следует посеребрить.
Собранная плата припаивается непосредственно к контактам разъёмов XS1 и XS2. Применение дополнительных соединительных проводников или коаксиального кабеля недопустимо.
Готовый КСВ-метр помещают в коробку из немагнитного материала толщиной 3…4 мм. Общую шину платы КСВ-метра, корпуса прибора и разъёмов соединяют между собой электрически.
Отсчет КСВ производят следующим образом: в поло- жениии S1 «Прямая» с помощью R3 устанавливают стрелку микроамперметра на максимальное значение (100 мкА) и переведя S1 в «Обратная», отсчитывают значение КСВ. При этом показанию прибора 0 мкА соответствует КСВ 1; 10 мкА — КСВ 1,22; 20 мкА — КСВ 1,5; 30 мкА — КСВ 1,85; 40 мкА — КСВ 2,33; 50 мкА — КСВ 3; 60 мкА — КСВ 4; 70 мкА — КСВ 5,67; 80 мкА — 9; 90 мкА — КСВ 19.
После окончания сборки любой антенны или антенной системы необходимо произвести проверку КСВ. Это даст вам уверенность что всё, что Вами сделано - сделано правильно. Данный КСВ-метр предназначен для работы в диапазонах частот 144, 432 и 1296 МГц.
Конструкция
Конструкция прибора достаточно проста и понятна. Прибор выполняется из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2,0 мм.
На рис.1 показан монтаж КСВ-метра. Центральный проводник выполнен из латунного прутка диаметром 10 мм. Линия связи выполняется из вывода диода D1 и D2, так как ваш диод будет практически вставленным в отверстие сделанное вами в перемычке.
Все соединения корпуса КСВ-метра необходимо тщательно пропаять - это обеспечит жесткость конструкции и стабильность параметров. Перегородка, устанавливаемая между измерительным и приборным отсеками КСВ-метра показана на рис.2.
Для развязки измерительных цепей конденсаторы С3 и С4, должны быть опорными, например - марки КДО и иметь емкость 3300 или 6800 пф. В качестве диодов D1 и D2 можно применить и другие диоды, но обеспечивающие работу КСВ-метра на этих частотах. Перед установкой диодов в КСВ-метр вам необходимо проверить паспортные данные устанавливаемого диода.
Правильность выполнения измерительного отсека КСВ-метра в котором располагаются измерительные линии приведена на рис.3.
Измерение
Процесс измерения особенностей не имеет, и многократно был описан в различной радиолюбительской литературе. Для облегчения отсчета составлена таблица 1. Все значения, приведенные в таблице 1 были рассчитаны для прибора на 100 мкА.
Дел......КСВ
Если у вас есть другой прибор, который отличается от предлагаемого, то вам необходимо произвести перерасчет по формуле:
КСВ = (Uпрям + Uотр) / (Uпрям - Uотр), где:
Uпрям. - напряжение прямой волны
Uотр. - напряжение отраженной волны
После этого можно составить таблицу, но уже для вашего прибора.
Модернизация
Для улучшения параметров вашего прибора вам необходимо доработать резисторы R1, R2, а так же конденсаторы С1, С2 при помощи растворителя смыть с них краску.
Вывод идущий на корпус у резистора R1, R2, как и вывод конденсаторов С1, С2 должны быть минимально короткими и иметь пайку с обоих сторон фольгированного стеклотекстолита, то есть выводы должны вставлены в предварительно подготовленное вами отверстие, вывод от радиодеталей должен выходить с обратной стороны фольгированного стеклотекстолита на 1…2 мм и только после этого производится пайка. Резисторы R1 и R2 можно использовать в качестве опорных стоек и впаивать в фольгированный стеклотекстолит вертикально.
Если у вас есть прибор 100 мкА, который рекомендован, то данную конструкцию можно дополнить еще одним отсеком, установив его в КСВ-метр. При правильно собранно вами монтаже и выдержанных размерах, КСВ-метр начинает работать сразу и вам остается только его откалибровать, т.е. составить таблицу с КСВ или нанести эти значения на шкалу вашего прибора.
Размеры отсека с разъемом и диаметр латунной трубки рассчитаны на волновое сопротивление 75 Ом, а не на 50.Чтобы было 50 ом надо или миллиметров на 5 увеличивать диаметр латунного стержня, или миллиметров на 11 уменьшать каждую сторону (как бы диаметр) отсека с "трубкой".
Уберите вторые конденсаторы с диодов, лишняя рассогласовка, оставьте по одному на каждом диоде и максимально укоротите их выводы, в первую очередь выводы конденсаторов, которые идут на диоды, но и на землю тоже. Выводы диодов тоже укоротите. Провода до тумблера используйте жесткие, одножильные, по минимальному расстоянию до выводов. С "общего" выхода тумблера припаяйте опять же кратчайшим путем емкость несколько тыс. пф на землю.
Можно так же еще и параллельно разъему тоже емкость припаять на землю. Все элементы постарайтесь разместить как можно более симметрично. В отсеке с разъемами желательно пропаять землю между стенками по всей длине. Смотреть показания надо только с закрытой верхней крышкой.
Резисторы вы надеюсь 50 Ом поставили, безиндукционные? По хорошему, их надо подбирать. И параллельно щупам мультиметра на самом мультиметре тоже поставьте небольшую емкость, а еще лучше все-таки использовать головку, а то эти китайские мультиметры....... И тумблер постарайтесь разместить вертикально (т.е. повернуть его на 90 градусов, для "симметрии" :)
Диоды: ГД501 507 508 Д18 Д28 Д9 Д2 Д310 Д311 Диодоы желательно подобрать по одинаковой ВАХ (вольтамперной характеристике) или близким параметрам.
Откалибровать прибор по ближайшему ряду резисторов: 50,75, 100,150 ом (включив вместо антенны), соответственно КСВ будет 1;1.5;2.0;3.0. После этого можно прибор проверить на симметричность (поменяв местами вход и выход).
Для того чтобы было все понятно когда дойдём до сложных понятий, хочу поговорить о том как эти приборы развивались. Тем, кто описываемое хорошо знает, рекомендую переходить сразу к заключительной части. Антенны не меняют каждый день, поэтому для настройки П-контура передатчика обычно хватает индикатора тока в антенну. У меня был тепловой амперметр показаниям которого я очень доверял:-) Все, скорее всего, помнят, а может даже и делали, очень популярную версию индикатора тока в антенне от Ротхаммеля. Я точно делал. И именно потому что было понятно как делать и что получим в результате. Добавив в схему переключатель мы получили возможность дифференцировано видеть ток туда и обратно, сравнить их. С этого момента индикатор тока превратился в индикатор КСВ
Правда я сразу оценил преимущества двух стрелок (сравнивать легко), поэтому под оплётку пропускал два проводника, делал два выпрямителя и потенциометр сдвоенный.... Соответственно было две измерительных головки. Но всё это по прежнему оставалось индикатором уже хотя бы потому что проводники под оплёткой ложились неровно, два выпрямителя имели не одинаковые характеристики, да и погрешность микроамперметров в индикаторах от магнитофона тоже не добавляли уверенности в точности результата. Всё усугублялось тем, что результат получался после математических вычислений, алгоритм которых (и эффект больших чисел тоже;-() очень сильно искажал результат. Позже народ повсеместно стал переходить на направленные ответвители по причине стабильности положения протравленных полосок на стеклотекстолите относительно центрального проводника, мизерной индуктивности и меньшей зависимостью от частоты. В интернете до сих пор масса вариантов для переноса на фольгированный стеклотекстолит.
Мне помнилось, что среди недостатков его были нелинейная АЧХ, низкая чувствительность и слишком разная (по отношению к коаксиальному кабелю до и после неоднородность, что попросту приводит к тому что фидер разбивается на участки с различными свойствами. Для проверки упомянутого я сделал такую измерительную головку и протестировал её. При включении в разрыв (между антенной и КВС метром моего радио) КСВ ухудшился в среднем до 1,6-1,9 и кроме этого всё упомянутое выше подтвердилось. На 1,8 мгц напряжение "прямой" -1,2 вольта, обратной 0,4, практически граница возможного для ГД507, на 20-ке обратной я уже не видел, прямая 0,5 вольта, выше по частоте вообще ничего. Правда измерял я тестером за 150 гривен. Класс точности огурца. Ни в одном из упомянутых девайсов не было попытки измерить напряжение или ток, только сравнение прямой и обратной волны, поэтому нагрузочных сопротивлений или чего-нибудь для измерения тока нет нигде, просто индикаторы которые показывают относительную разницу. А в Одессе говорят эти две разницы могут быть большими....
Но не всё было так безнадёжно. В начале 90-х я привёз себе "почти" измерительный прибор от OscerBlock именем SWR200B. Уже тогда он измерял от 160 до 2 метров, до 2-х киловатт с точностью до 5% на нагрузках 50 и 75 Ом. За счёт чего и для чего?
Просто добротный коаксиальный ответвитель, прецизионные измерительные сопротивления, высококачественный сдвоенный потенциометр и прилагаемая таблица которая корректирует неравномерность частотной характеристики. На фото видно как нужно выставить потенциометры в зависимости от частотного диапазона и диапазона мощности (в соответствии с таблицей).
А теперь вопрос второй: для чего. Ведь уже поминалось, что антенны каждый день не меняют, передатчик как правило, тоже. Но и передатчиков может быть два. Или даже три, как у меня, например. И параметры антенн изменяются в зависимости от погоды, например мокрый снег, туман, дождь... Или, упаси боже, вообще обрыв. Или замыкание. Одним словом хочется видеть не только то, что антенна работает, но и замечать изменения, если они будут.
В третьей статье я еще раз помяну все эти проблемы которые будут мешать точности измерений уже даже в компьютеризированном приборе и о попытках их нивелировать, а пока предлагаю признать возможность измерения и КСВ и мощности. Причём в следующей статье я буду рассказывать как с помощью Ардуино и математики я попытаюсь получить на экране подводимую от передатчика мощность и мощность которую излучает антенна.
В попытке добиться приемлимой точности и хорошей линейности при детектировании народ помалу стал обращаться к мостовым схемам измерения. Самая простая с использованием в плечах 50-ти омных сопротивлений. Точность отличная, широкополосность замечательная. Одна проблема - проходящая мощность зависит от мощности опорных резисторов:-(Чуть превысил мощность и твои опорные резисторы сгорели. А где же их взять, 200-ваттные то:-(? И работает только как измерительный прибор. Работать в ним в эфире (как оперативный контроль) нельзя из-за большого проходного сопротивления. И еще будучи подключенным к реальной антенне сильно подвержен наводкам со стороны как раз антенны.
С появлением доступных качественных ферросплавов появилась возможность строить трансформаторы тока с достаточно линейной частотной характеристикой. Пропуская эти токи (прямой и обратный) через резисторы (мощность которых может быть в N раз (N - коэффициент трансформации тока) меньшей проходящей через прибор мощности, получаем напряжения в N раз меньше напряжения на антенне. Дальше всё просто: есть напряжение и ток, вот и вычмсляем мощность. Да, всё еще останутся погрешности измерений связанные с нелинейностью детекторов, цепей передачи напряжения, ВЧ развязки, неточности калибровки пределов измерений (при переключении градаций мощности), но уже гораздо ближе к радиолюбителю.
Ведь сделать коаксиальный ответвитель как показанный выше в приборе SWR-200B в домашних условиях почти невозможно. А вот трансформаторы тока - легко. Ниже схема и и фотография детекторного отсека КСВ-метра Daiwa CN101L (смотри пост ранее;)
Резисторы выбраны разные с учётом того, что отражённая волна преодолевает еще и омическое сопротивление кабеля от антенны до прибора. (с учётом нижнего резистора делителя). В вашем исполнении выглядеть это может так
Ну что ж, посмотрим что выйдет из повторения Daiwa CN101L. Одно дело посмотреть как оно сделано, другое - сделать самому. Засучив рукава беру в руки инструмент и пол дня обрабатываю фольгированный стеклотекстолит. Время на рисование и травление печатной платы нет, вернее жалко, режу по живому из головы. Может некрасиво, зато быстро. Поскольку нужно на КВ, с SMD элементами не заморачиваюсь
Больше всего проблем было с отсутствием проходных конденсаторов. Спасибо товарищам по работе, дали старый телевизионный селектор каналов и фен, чтобы аккуратно выпаять. Спасибо Виктор Викторович, спасибо Геннадий Константинович! Побегал, попаял. Через два часа черновик для испытаний готов. Сначала проверяю просто в разрыв между фирменной Daiwa и антенной. Ого! Прямая до 10 вольт, обратная до полувольта в зависимости от КСВ в реальной антенне. Пробовал на всех, что есть: на 160 - Inv L, 80-40-30 - диполя, 20-15-10 по три элемента гексоидр. Показалось что неравномерно. Конечно же, без соответсттвующей экранировки и кривом тестере не очень красиво.
Решил посмотреть что получилось на антенном анализаторе. В нагрузке безиндукционный резистор 50 Ом 20 ватт, смотрю до 30 мгц, потому что анализатор старый и простой - АА330.
И правда. КСВ от 1 до 2, терпимо, а вот сопротивление до 100 Ом. Отмотал 5 витков с трансформаторов тока (изначально было 25, чтобы трансформировать ток от 5 ампер до 200 мА) Так потому что хотел получить максимальное напряжение на опорных резисторах в 10 вольт - удвоенное максимальное напряжение на входах АЦП Ардуино. Ну говорили же про два поддиапазона мощностей! На десятке (и предположительно на 144) картинка улучшилась, но зато стал заметен резонансный "горб" в районе 22 мегагерц. Поскольку феррит не тестировал, доверился цвету маркировки, решил всё-таки определить хотя бы примерно магнитную проницаемость. Не открою Америки, есть онлайн калькулятор Coil32. Мотаю на кольце много витков (до заполнения, потому что точность определения будет выше), измеряю индуктивность.
В окне калькулятора ввожу измеренную индуктивность, размеры кольца, "рассчитать". Ву а ля!
Многовато будет. Беда. Надо раза в два меньше. Но других пока нет. Заказал в интернете T68-6, жёлтеньких, но пока приедут, умру от нетерпения:-) Короче на неделе перемотаю трансформаторы на другие кольца и тогда на 50 омах будет так, как сейчас получилось на 100! Результат вполне приличный. А если смотреть на картинку для сопротивления в 100 Ом так вообще просто замечательный. Как в учебнике. Короче схема с двумя трансформаторами работает отлично. По крайней мере у меня заработала. Без особой надежды на успех (из-за магнитной проницаемости колец) пробую на 144. Завал частотной характеристики очевиден, но КСВ (соотношение) скорее всего покажет честно. Прямая больше 3-х вольт, обратной глазом не видно. Но Ардуино посчитает.
- Назад
- Вперёд
You have no rights to post comments Недостаточно прав для комментирования
Я уже не раз касался вопроса о локальном подавлении помех как основе нормальной жизни радиста :-). Не последнее место в этой борьбе занимает дифференциальный вход устройства, принимающего сигнал с антенны. Широкополосная комнатная активная рамочная антенна S.v.Ruge повышает эффективность приема радиостанций всех KB диапазонов (3-30 МГц) примерно в 2-3 раза по сравнению с телескопической или проволочной, но комнатной. Находка для тех, у кого антенны нет вообще:-) В связи с тем, что рамочные антенны более чувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля, чем к электрической, электрические бытовые помехи (создаваемые различными бытовыми приборами и другими источниками электрических полей) оказываются значительно ослабленными.
EN5R Редьковка
Один из аспектов аварии на Чернобыльской АЭС связан с эвакуацией населения. С загрязнённых территория было эвакуировано 116000 человек из 188 населённых пунктов. Только из Припяти с помощью 1200 автобусов и трёх специальных железнодорожных поездов было эвакуированно около 45000 человек. Колонна автобусов растянулась на 20 километров. Мы не вправе забывать об этом.
Сегодня, 30 лет спустя, в этой радиоэкспедиции работают двое бывших жителей Припяти UT7RW Виталий Попов и Ирина Касминина UY2RY. Село Редьковка, несмотря на то что находится за пределами тридцатикилометровой зоны вокруг Чернобыля, выселена из-за чрезмерного уровня радиоактивного заражения.
One of the aspects of the fccident at the Cherbobyl Nuclear Power Plant (CNPP) is related to the evacuation of the population from the contaminated territory. In total 116000 people had been evacuated from 188 populated areas. Partyculary, threr were about 45000 people who were evacuated just from the city of Pripyat using 1200 buses and 3 special railways trains. The length of the column of buses was about 20 kilometers. e should never forget about it. Today into this activity take part two ex-citizens of Pripyat Vitaly UT7RW and Irina UY2RY The Village Redikovka that is found outside the тридцатикилометровой of the zone around Chernobyl, is evicted because of overweening level of the radioactive contamination. Some fotos below экспедиции в Редьковку 5 лет назад.
Зондирование прохождения. Маяк-реверсмаяк
Группа славутичских радиолюбителей (Андрей UR5RFF, UR5RBH Борис и UY2RA) запустили бета версию системы маяк-реверс маяк. Система зондирует прохождение для 12 частот на всех КВ диапазонах включая WARC и двух УКВ (144 и 430). Трансивер Kenwood управляется пик процессором Ардуино и на указанных ему частотах с указанной мощностью (в соответствии с разрешением) передаёт текст маяка, WW locator и нажатие с изменяющейся мощностью - 2 секунды 100, 2 сек 50, 2 сек 25 и 2 секунды 5 ватт. На УКВ это только 5/1/0.5/0.1 в соответствии с требованием разрешения. Текст маяка сформирован на основании требований регламента и содержит обычно передаваемую при радиолюбительских связях информацию - позывной, мощность сигнала, WW локатор и ссылку на сайт где эти данные мониторятся. Эти передачи длятся первую минуту каждого пятиминутного интервала. На созданном под этот проект сайте отражается текущее состояние маяка (текущая частота, активен ли и т.д) и рапорты для этого маяка в таблице и карта с точками приёма от скиммерсистемы ReversBeacon. Среди выявленных недостатков - разнокалиберные антенны, которые не обеспечивают круговой диаграммы направленности, что вносит искажения в результаты. Но денег на многодиапазонный штырь пока нет:-(Включили как есть. Ниже видео со стороны маяка. Картинку прохождения можно посмотреть на указанном выше сайте.
Новости с борта FunCube-1
Вот только что пролетал новостной спутник Выглядело это так, текст с экрана ниже, а еще ниже картинка TTD.
09.05.2017 7:54:27, 913078, FM6, New Dashboards for AO73 & EO88 are available @ https://funcube.org.uk/news/
09.05.2017 7:54:21, 913078, FM5, Nayif-1/EO88 Congratulations on a great launch & welcome to space, it"s FUN up here!
09.05.2017 7:54:15, 913078, FM4, Congrats to K5LBJ, LASA High School Amateur Radio Club in Austin, Texas, on your 13th year. Go Seniors 2017
09.05.2017 7:54:04, 913078, FM3, To request a Fitter message for your STEM event pls email Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
09.05.2017 7:53:58, 913078, FM2, FUNcube-1 sends greetings to the Thanet Guides & Brownies for their "Thinking Day on the Air"
Сегодня не очень:-(
За всё утро на SAT орбитах полный пассив. За исключением автоматических "операторов" типа AO73, который сегодня, кстати, было здорово и долго слышно, активность чуть выше ноля. К своему удивлению не обнаружил активности украинцев через диджик МКС, который тоже хорошо было слышно. Даже с моей антенной не соппровождающей направление на спутник, только с коррекцией эффекта Допплера, сеанс продлился 14 минут. За это время частота изменилась с 145828 до 145818 кгц. Так что те, кто не использует программную коррекцию Допплера в своих приёмниках, теряют почти половину сеанса. Сегодня, правда и терять было нечего. За целое утро - три позывных. ну с моим - четыре
Fm UY2RA To CQ Via RS0ISS
:BLNQSL1/1:SQ6OCZ-6,DO1BFS,YO3GXC{UISS53}
Телеграфных Beacons как всегда много, и слышно хорошо, но новостей, увы, они не предлагают. Пакетные, правда не каждый день, но всё-таки содержат хоть что-то полезное. Например от AO-73: The annual AMSAT-UK Colloquium will take place on 25 - 27 July 2014 at the Holiday Inn, Guildford, UK. See amsat-uk.org/colloquium/colloquium-2014 for more info. :-)
Одним словом сегодня воскресная тишина.
Точ паддль и его недостатки
Пару постов назад я писал про замечательный точ-падль с подложкой чтобы рука не дёргала ключ при работе . Интерес к нему проявил и мой приятель Саша K2PAL, прислал и мне в подарок платку. Долго ходил мучался, думал какой собственно механический узел применить. Смотрел в интернете, но пока ничего не понравилось. Пока не наступил босой ногой на отрезвнную за ненадобностью в Украине сетевую вилку евростандартa. :-) За десять минут слепил действующий макет и даже получил удовольствие. Новые ощущения - паддль без механической отдачи и "клацания".
Волшебная Gray Line
У многих на слуху словосочетание Gray Line. И все знают, что сигналы удалённых станций, особенно на НЧ диапазонах, следут искать на рассвете и на закате. И мало кто связывает эти два понятия воедино. Мне кажется пора восстановить справедливость в отношении "обиженной" Грэй Лайн:-) Тем, кого интересует только результат (ну и академикам:-), рекомендую пару абзацев пропустить, потому что буду рассказывать давно известные вещи. В течении дня, Солнце "бомбардирует" молекулы газов в верхних и нижних слоях атмосферы иже прилегающих к ней. В результате некоторые электроны покидают родные молекулы и обретают вынужденную свободу, так как некоторое время не могут подключиться к другому атому или молекуле, становятся "БОМЖами". Чем выше солнечная активность, тем больше их становится, тем более плотной становиться ионосфера. Чем больше плотность ионосферы, тем выше граничная частота (её называют MUF, Maximum Used Frequency) которая отражается обратно на Землю. Мы все знаем: именно поэтому ВЧ диапазоны активнее днём:-)
