Почти все пользователи как «стационарных» радиостанций (в том числе предназначенных для радиообмена на гражданской частоте 27 МГц), так и автомобильных трансиверов AM и 4M (амплитудной и частотной модуляции) сталкиваются с необходимостью оптимального согласования антенно-фидерного устройства (далее - АФУ) с передатчиком. Для увеличения зоны действия портативной (носимой) радиостанции иногда ее также подключают к соответствующей внешней антенне Например, в Си-Би диапазоне используется антенна с названием «5/8» с вертикальной поляризацией и штырем около 1450 мм То есть решение упомянутой проблемы важно для всех радиолюбителей, ведущих активный и эффективный (на дальние расстояния) радиообмен.
В основном внешние антенны трансиверов и радиостанций (балконные, крышные, автомобильные с различными креплениями) необходимо согласовать с передатчиком радиостанции так, чтобы на определенной частоте (например, 27,0 МГц) в АФУ были минимальные потери. Почти все радиолюбители об этом знают Если этого не сделать, полезная мощность передатчика будет использована неэффективно, то есть достичь максимального расстояния действия радиостанции будет трудно Для согласования служит измеритель коэффициента стоячей волны (далее - КСВ). Однако не стоит спешить за этим устройством в специализированные магазины - там он стоит от 600 рублей. Те же, кто редко ремонтирует и настраивает радиостанции, пользуются для настройки и согласования трансиверов и АФУ услугами «выездных специалистов», что сегодня обходится тоже весьма дорого, как и любые работы в сфере обслуживания и ремонта, хотя специалисты пользуются все теми же измерителями КСВ Так не проще ли собрать его для своих нужд самому? Для тех радиолюбителей, кто готов сам собрать измеритель КСВ и научиться пользоваться им, предлагаю воспользоваться нижеследующими рекомендациями.
Для получения наибольшего КПД работы передатчика Си-Би радиостанции необходимо обеспечить активное сопротивление выхода передающего узла, равное величине волнового сопротивления кабеля (фидера), а оно, в свою очередь, должно соответствовать значению сопротивления излучателя (антенного штыря, если рассматривать простую антенную конструкцию).
Согласование фидера и штыря осуществляется катушкой индуктивности и емкостью (подстроечным конденсатором), устанавливаемыми, как правило, в основание антенны Для этого потребуется собрать согласующее устройство с измерителем КСВ, схема которого показана на рисунке 1.
Согласующее устройство состоит из двух конденсаторов переменной емкости С1 и С2 с воздушным диэлектриком, например КПЕ-4…50,1КЛМВ-1 и бескаркасной катушки индуктивности L1 Она содержит 8 витков 2,2-мм медного провода без изоляции с диаметром намотки 25 мм и длиной 22 мм. Индуктивность такой катушки составит 1,2 мкГн Настройка согласования производится конденсаторами С1 и С2. Значения снимают на измеритель КСВ, который показывает, насколько близко к режиму бегущей волны (отсутствие отраженного сигнала от нагрузки) находится система «радиостанция - фидер - антенна».
Согласующее устройство подключают к гнезду антенны передатчика с помощью отрезка кабеля (длиной не более метра) с волновым сопротивлением 50 Ом, например РК-50.
КСВ-метр конструктивно выполнен из отрезка того же кабеля типа РК-50 длиной 160 мм с удаленной внешней изоляцией Этот отрезок кабеля после всех подготовительных работ загибают подковой. Экран провода соединяют с «массой» передатчика Внешний вид окончательно оформленного отрезка кабеля показан на рисунке 2.
1 - кабель с удаленной внешней изоляцией (РК-50, L1000), 2 - внутренняя жила кабеля; 3 - изолированный провод типа МГТФ-0,8; 4 - германиевые диоды VD1, -VD2 (из серий Д2, Д9, Д220, Д330)
Внутреннюю жилу кабеля подсоединяют соответственно одним концом к согласующему устройству (конденсатор С2), а другим - к фидеру антенны Внутри экранирующего провода КСВ-метра (отрезка кабеля длиной 160 мм с удаленной изоляцией) аккуратно с помощью иголки прокладывают гибкий изолированный провод типа МГТФ-0,8 и от его середины делают отвод для подключения резистора R1 Концы внутреннего провода МГТФ-0,8 (может быть применен любой аналогичный провод МГТФ-1, МГТФ-2) припаиваются к германиевым диодам VD1, VD2.
Постоянные конденсаторы - трубочные Резистор R1 - с мощностью рассеяния 2 Вт, например МЛТ-2 Его сопротивление может находиться в пределах 30 - 150 Ом Постоянный резистор 143 - типа МЛТ-0,5. Переменный резистор 142 - типа СПО-1 В качестве диодов VD1, VD2 используются германиевые диоды из серий Д2, Д9, Д220, Д311 с любым буквенным индексом.
Измерительный прибор - любой градуированный, с током полного отклонения 1 мА. Переключатель SB1 - типа тумблер, например МТS-1
Корпус для устройства измерителя КСВ может быть выбран любой подходящий, экранированный. Готовое устройство выглядит (например, как в авторском варианте), как показано на заставке Перед включением радиостанции и согласующего устройства проводят необходимые подготовительные работы подключают антенно-фидерное устройство, устанавливают переключатель SB1 в положение «ПР» (в левое по схеме), а движок переменного резистора R2 - в среднее положение Далее выполняют согласование и определяют КСВ.
После подачи питания на радиостанцию и включения ее в режим «передача» перемещением движка переменного резистора R2 добиваются максимального отклонения стрелки миллиамперметра вправо, например, до цифры «10» (если эта цифра является максимальной градуированной величиной на шкале) После этого переводят переключатель SB1 в положение «ОБР» и фиксируют новое показание по шкале прибора (заметно меньше предыдущего), что соответствует значению обратной волны.
По формуле КСВ = (Ппр+Побр)/(Ппр-Побр) находят значение КСВ Ппр - показание прибора в режиме фиксации прямой волны (переключатель SB1 - в левом по схеме положении) Побр - показание прибора при обратной волне Например, Ппр = 10, Побр = 2, тогда КСВ = (10+2)/(10-2) = 12/8 = 1,5.
Потери на отражение волны в цепи «передатчик - фидер - антенна» зависят от величины КСВ и могут быть определены по таблице, приведенной ниже.
Для оптимального согласования желательно установить КСВ в пределах 1,7 - 2, в этом случае потери на отражение волны составят 5 - 12%, что вполне допустимо.
При условии постоянной длины штыря-антенны изменением емкости конденсаторов С1 и С2 согласующего устройства, а также изменением емкости подстроечного конденсатора в основании антенны добиваются необходимых значений КСВ Если штырь антенны (а в некоторых моделях и его «противовес») конструктивно имеет возможность регулировки длины, то это является дополнительным рычагом настройки всей системы согласования Таким простым методом можно воспользоваться для настройки радиолюбительских трансиверов Си-Би диапазона, автомобильных радиостанций, работающих в гражданском диапазоне частот 27 МГц, с выходной мощностью 2 15 Вт и укомплектованных простыми по конструкции антеннами.
А. КАШКАРОВ
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
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).
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.
Известно, что успешная работа в эфире во многом зависит от эффективности антенны любительской радиостанции. Существует большое разнообразие коротковолновых антенн. Начинающие радиолюбители обычно используют наиболее простые, не требующие больших затрат. Более опытные устанавливают на высоких мачтах многоэлементные направленные антенны с дистанционным управлением положением главного лепестка диаграммы направленности. Но любая антенна будет давать хорошие результаты, лишь когда правильно настроена. Существенную помощь радиолюбителю в настройке антенны окажет предлагаемый прибор.
Антенну, как правило, запитывают тремя способами. На наиболее простые, например «длинный луч», питаются однопроводным фидером, являющимся частью антенны и поэтому интенсивно излучающим электромагнитные волны. При работе радиостанции на передачу такой фидер является источником помех для ближайших телевизоров. При приеме на него также наводится множество бытовых и индустриальных помех.
Некоторые антенны запитывают двухпроводным воздушным фидером или симметричным ленточным кабелем. Такой способ позволяет уменьшить излучение фидера, но широкого распространения у радиолюбителей не получил из-за необходимости использовать симметричные выходные цепи передатчика, относительно сложную воздушную двухпроводную фидерную линию или дефицитный ленточный кабель.
Наибольшее распространение получил коаксиальный фидер. При правильном согласовании и симметрировании он практически не излучает при передаче и помехозащитен при приеме. К тому же обычный телевизионный коаксиальный кабель доступен любому радиолюбителю. Описываемый ниже прибор предназначен для измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) и мощности, передаваемой по коаксиальному кабелю в антенну. Известно, что коаксиальная линия передачи характеризуется «так называемым волновым сопротивлением q, которое в основном зависит от соотношения размеров внутреннего (у кабеля - жила) и внешнего (оплетка) проводников. Наиболее часто встречаются кабели с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом. Для того чтобы мощность, подаваемая от передатчика в кабель (рис. 2.6,а), поступала в нагрузку (антенну), необходимо выполнить условие: сопротивление нагрузки должно быть равно волновому сопротивлению кабеля. В этом случае, если не принимать во внимание потери в кабеле, по всей длине между центральным проводником и оплеткой установится одинаковое напряжение и по ним потечет одинаковой силы ток (рис. 2.6,6). Конкретные значения этих величин зависят от мощности передатчика, параметров нагрузки и кабеля. Принято говорить, что при этом в кабеле устанавливается режим бегущей волны.
Но на практике чаще бывает так, что сопротивление нагрузки не равно волновому сопротивлению кабеля, т. е. между ними существует рассогласование. В этом случае в нагрузке выделяется только часть мощности (падающая волна), а появляющаяся так называемая реактивная мощность движется от нагрузки к передатчику (отраженная волна). Составляющие электромагнитного поля отраженной волны имеют начальную фазу, отличную от начальной фазы составляющих падающей волны. В результате сложения одноименных составляющих с разными фазами в кабеле образуются стоячие волны . Уровень стоячих волн можно оценить коэффициентом стоячей волны - частным от деления суммы на разность напряжений или токов в кабеле, вызванных падающей и отраженной волнами.
Рассмотрим два крайних случая рассогласования: обрыв нагрузки (RH=oo) и короткое замыкание (RH=0). В первом случае (рис. 2.6,в) напряжение на конце кабеля максимально и больше, чем в случае согласованной нагрузки (R„= 0), а ток в этой точке равен нулю. По мере удаления от конца кабеля к передатчику напряжение уменьшается, а ток возрастает. На расстоянии четверти длины волны в кабеле напряжение упадет до нуля, а ток достигнет максимума. В таком случае говорят, что в этой точке располагается узел напряжения и пучность тока.
Рис. 2.6. Распределение тока I и напряжения U вдоль линии передачи высокочастотной энергии
Попутно следует заметить, что длина волны в кабеле λн связана с длиной волны в свободном пространстве λ следующим соотношением:
В этой формуле ε - это диэлектрическая постоянная (проницаемость) материала внутренней изоляции кабеля. Выражение К = 1 / ε называется коэффициентом укорочения волны в кабеле. Например, для кабелей с диэлектриком из полиэтилена К = 0,66 и λк = 0,66 λ.
Если продолжать двигаться от конца кабеля в сторону передатчика, то еще через λк/4 картина соотношения напряжения и тока будет такой же, как и на конце кабеля, т. е. узел тока и пучность напряжения.
При коротком замыкании в нагрузке (рис. 2.6,г) картина стоячих волн несколько иная - на конце кабеля ток максимален, а напряжение равно нулю.
Обычно обрыв или короткое замыкание нагрузки бывает при неисправности антенны и случается не так часто. При неравенстве сопротивления нагрузки и волнового сопротивления кабеля вдоль линии также образуются стоячие волны и только часть мощности отражается от нагрузки (рис. 2.6, д, е).
Фидер антенны может работать как в режиме бегущих, так т в режиме стоячих волн. В первом случае его длина может быть произвольной и определяться удаленностью антенны от передатчика. Во втором случае длина фидера должна быть связана с длиной волны в кабеле Кл. Так, если она кратна целому числу полуволн, то сопротивление нагрузки трансформируется К началу кабеля без изменения. Элементами настройки выходного контура передатчика может быть достигнуто согласование его выходного сопротивления и нагрузки.
Принципиальная схема прибора для измерения КСВ изображена на рис. 2.7. К одному из коаксиальных разъемов XS1 или $S2 отрезком кабеля подключается передатчик, а к другому - .фидер антенны. К каждому из диодов VD1 и VD2 приложено два напряжения: одно, пропорциональное напряжению между проводниками коаксиального кабеля, поступает с емкостного делителя С1С2 и С3С4. Второе напряжение выделяется на резисторах R1 и R2 - оно пропорционально току в центральном проводнике.
Напряжения, снимаемые с емкостных делителей, практически синфазны, так как расстояние между точками подключения С1 и С3 невелико по сравнению с λк и набегом фазы на этом участке можно пренебречь. В то же время напряжения, снимаемые с резисторов, противофазны. Поэтому на одном диоде результирующее напряжение будет равно сумме двух напряжений, а на другом - разности. На каком какое - это зависит от взаимного направления намотки обмоток трансформатора тока Т1
Ток того диода, к которому приложено суммарное напряжение, пропорционален падающей волне, а ток другого - отраженной. КСВ вычисляют по формуле КСВ = (Iпад + Iотр)/(Iпад- I отр), где Iпад и Iотр - ток диода для падающей и отраженной волны.
Рис. 2.7. Принципиальная схема измерителя КСВ и малой мощности
Для удобства вычислений стрелку индикатора РА1 при положении переключателя SA1, соответствующем падающей волне, устанавливают переменным резистором R4 на последнее деление шкалы. Затем переключатель переводят в положение отраженной волны и отсчитывают показания индикатора.
Если шкала индикатора содержит 100 делений (например, у микроамперметра с током полного отклонения стрелки 100 мкА), формула принимает вид:
В этом случае для вычислений удобнее пользоваться табл. 2.2 в которой указано, какому значению КСВ соответствует то или иное отклонение стрелки индикатора
Когда переключатель SA2 устанавливают в положение «W», прибор с приемлемой погрешностью измеряет, мощность, проходящую по фидеру. Причем чем КСВ лучше (ближе к 1), тем выше достоверность измерения.
Теперь несколько слов о конструкции прибора и примененньх деталях. Диоды желательно использовать германиевые, поскольку они начинают открываться при меньшем приложенном напряжении по сравнению с кремниевыми. Кроме указанных на схеме, подойдут ГД507 или даже Д9. Подстроечиые конденсаторы С1 и С3 - типа КТ4-23 или КПК-МП, остальные - К10-7В или КМ Резисторы Rl - R3 типа МЛТ-0,25, причем R1 и R2 желательно подобрать одинаковыми по сопротивлению. Переменный резистор R4 может быть типа СПЗ-30, СПЗ-12, СПЗ-4аМ. Трансформатор тока Т1 выполнен на кольцевом сердечнике типоразмера К7Х4Х2 из феррита М50ВН-14. Обмотка I содержит 2 витка провода ПЭВ 2 0,51, обмотка II -48 витков провода ПЭЛШО 0,15. Дроссели L1 и L2 - типа ДПМ-0,1, но их можно заменить и самодельными. Для этого на кольца из феррита М1000НН типоразмера К7X4X2 следует намотать 45 витков провода ПЭЛШО 0,15.
Печатную плату (рис. 2.8) изготавливают из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Ее укрепляют внутри корпуса размерами 60X80X60 мм, который выполнен из листового алюминия или латуни. На передней стенке корпуса установлены тумблеры МТ-1 и микроамперметр. Он может быть любого подходящего типа с током полного отклонения рамки до 500 мкА. Коаксиальные разъемы СР-50-73Ф укрепляют на боковых стенках корпуса. Без ущерба качеству работы прибора эти разъемы можно заменить телевизионными антенными гнездами САТ-Г.
Puc. 2.8. Печатная плата измерителя КСВ (а) и расположение деталей на плате (б)
Для налаживания прибора вместо антенны к разъему XS2 подключают резистор 50 или 75 Ом. Его номинал зависит от волнового сопротивления используемого коаксиального кабеля в фидере антенны. Для передатчика мощностью до 10 Вт это могут быть несколько резисторов МЛТ-2, включенные параллельно. Лучше в качестве нагрузки применить уже известный читателю поглощающий измеритель мощности.
Передатчик мощностью не более 10 Вт подключают к разъему XS1. Переключатель SA1 устанавливают в положение отраженной волны. Подстройкой емкости конденсатора С1 изменяют коэффициент деления емкостного делителя С1С2 так, чтобы амплитуды напряжений на конденсаторе С2 и резисторе R1 уравнялись. Поскольку эти напряжения по отношению к диоду VD1 включены встречно, то ток через диод должен быть равен нулю. Если все же, подстраивая С1, не удается установить стрелку индикатора на нулевое деление шкалы, то следует поменять местами выводы обмотки II трансформатора Т1. Затем подключают к XS1 нагрузку, а к XS2- передатчик. Изменяют положение переключателя SA1 и, подстраивая СЗ, стрелку вновь устанавливают на нулевое деление.
Калибровку шкалы мощности осуществляют подбором резистора R3. При этом мощность, выделяющаяся в нагрузке, должна быть равна 10 Вт. Для контроля вместо поглощающего измерителя мощности можно также использовать и высокочастотный вольтметр, например типа ВК7-9, подключенный параллельно нагрузке. Значению мощности 10 Вт соответствует напряжение 22,4 В для нагрузки 50 Ом и 27,4 В - для 75 Ом. Подбором резистора R3 стрелку индикатора устанавливают на последнее деление шкалы. Уменьшая мощность, шкалу градуируют через 1 Вт. Для этой цели можно использовать данные, приведенные в табл. 2.1 и в прил. 3.
По окончании налаживания и градуировки следует обратить внимание на соответствие стрелок, нанесенных на панели у тумблера SA1, направлению падающей волны. Если тумблер установлен в положение стрелки, указывающей направо, то прибор должен регистрировать падающую волну при подключении передатчика слева, а нагрузки - справа. В случае необходимости восстановить это соответствие можно, поменяв местами провода, подпаянные к неподвижным контактам тумблера.
Как видно, описанный прибор применим лишь совместно с маломощным (до 10 Вт) передатчиком. Благодаря этому он реагирует на сравнительно малые уровни мощности и может быть использован не только для контроля качества антенно-фидерного тракта радиостанции. Прибор можно применять для оценки качества согласования между возбудителем и линейным усилителем мощности. Это очень важно, поскольку при плохом межкаскадном согласовании сопротивлений увеличивается уровень нелинейных искажений в выходном сигнале, расширяется полоса излучаемых частот, возрастает интенсивность помех радиовещательному и телевизионному приему.
Рис. 2.9. Принципиальная схема второго варианта измерителя КСВ и проходящей мощности (до 1000 Вт)
На радиостанциях второй и первой категории, особенно коллективных, весьма желательно иметь измеритель КСВ, постоянно включенный в разрыв фидера. Это даст возможность своевременно обнаруживать повреждение в антенне или ошибочное включение антенны другого диапазона.
Принципиальная схема такого варианта измерителя КСВ и проходящей мощности изображена на рис. 2.9. Как видно, он отличается от предыдущего тем, что пределов измерения мощности не один, а два - 100 и 1000 Вт. Высокочастотная часть измерителя такая же. Выбор рода работы осуществляется переключателем. SA1 на три положения и три направления. Резисторы R3 и R5 служат для калибровки на пределе 100 Вт, a R4 и R6 - на пределе 1000 Вт. Калибровку и градуировку шкал удобнее всего производить с помощью поглощающего измерителя мощности.
В конструкции применен трансформатор тока, выполненный На кольцевом сердечнике типоразмера К12Х6Х4,5 из феррита Марки М50ВН-14. Первичная обмотка представляет собой отрезок Центрального проводника коаксиального кабеля длиной 15 мм, Который вместе с изоляцией продет сквозь кольцо. Предварительно по окружности кольца равномерно в один слой намотана Вторичная обмотка - 30 витков провода ПЭВ-2 0,25. Концы первичной обмотки запаяны на печатные проводники шириной "0 мм на плате, которая связывает коаксиальные разъемы XS1 и XS2.
Конденсаторы С1 и СЗ могут быть типа КПК, КПВМ, КТ2-19. Диоды могут быть как германиевые, так и кремниевые, например КД522А.
Налаживание этого измерителя КСВ по сравнению с первым вариантом особенностей не имеет. Отличие заключается лишь в уровнях мощности, с которыми придется работать. Следует соблюдать осторожность и во избежание ожога токами высокой частоты не прикасаться к токонесущим проводникам прибора.
В заключение необходимо напомнить, что при приближении грозы антенну от радиостанции следует отключать и заземлять. Были случаи, когда из-за наводок, вызванных близкими грозовыми разрядами, выходили из строя диоды в измерителе КСВ.
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:-)
