Кому утомительно читать мои лирические отступления и пояснение для новичков, могут переходить сразу к картинкам и схемам. В статье возможно содержатся ошибки и не точности, но таково мое понимание и я могу ошибаться.
После приобретения рации, и сляпанной наспех антенне, задумался, ну не может же у меня антенна сразу взять и настроится. Надо КСВ померить. А померить то нечем… Когда-то давно, лет 10 назад, вещал я на 100 м в АМ с бандитами-хулиганами, радио-пиратами. )))
Жил я в частном доме, и «натянуть веревку» между 9-ти этажками не мог, из-за отсутствия таковых вообще. А что нужно для антенны на 100м диапазон? Правильно, подвес антенны на высоту 1/4L волны (25 м, слишком много…). Каких «веревок» я только не вешал, на соседские сараи, выше 5-7 метров я «прыгнуть» не мог, и антенна только грела землю и окружающее пространство. Передатчики были ламповые, и настройку антенны проводил по резонансу контуров на неонках в выходном каскаде, и что бы аноды не плавились, настраивал по току отдачи в антенну.
Пока не поставил хорошую мачту, и не установил Inverted-V, толку не было. В общем, есть такая поговорка «лучшая лампочка, это хорошо настроенная антенна». К чему это я? А к тому, что без приборов, настроить передатчик и антенну достаточно трудно.
Так как приборов не было, а о приборах ИЧХ, АЧХ, ГКЧ, ГСС я только читал из умных книжек, и приобрести было тогда для меня их невозможно, приходилось делать пробники и тестеры самостоятельно. Вот об одном из них я и расскажу.
Немного теории, как я ее понимаю, кратко на словах, без углубления.
Радиоволны от передатчика передаются по кабелю (фидер, не важно какой) в нагрузку. Нагрузка, это наша антенна. Если волновое сопротивление выхода передатчика, фидера и антенны равны, то КСВ=1, и вся энергия почти без потерь передается в антенну.
Теперь еще один немаловажный фактор, резонанс. В 2х словах, это совпадение величин индуктивного и емкостного сопротивления на определенной частоте. На частоте выше резонансной, индуктивное сопротивление растет, а емкостное падает и наоборот при понижении частоты. Работу на гармониках рассматривать не будем. Соответственно, на резонансной частоте мы получаем максимальное сопротивление антенны, максимальное излучение сигнала в пространство. И вот такая задача у нас стоит, что бы все эти сопротивления были согласованы и равны допустим 50 Ом.
Если мы согласовали передатчик и фидер (мы точно знаем, что выход рации 50 Ом и знаем, что кабель 50 Ом), то нужно подогнать сопротивление антенны к 50 Ом. Что же происходит, когда КСВ у нас большое (допустим 4 или 5) и чем это чревато.
Волны от передатчика, проходят к нагрузке, но не поглощаются ей (нагрузкой=антенной), а отражаются и приходят обратно в передатчик. Так происходит обычно при обрыве в антенне или КЗ. Напряжение растет на выходе передатчика, и выходной каскад сгорает. На лампах плавятся аноды…
Вот так краснеют аноды, потом белеют, а лампа взрывается, когда анод начинает плавится.
Теперь как его измерить, этот КСВ.
Я знаю 2 принципиально разных способа.
1й способ.
Измерение с помощь трансформаторов тока непосредственно на фидере.
КСВ-метр и согласующее устройство передатчика
И
2й способ, измерение с помощью ВЧ моста, он предназначен для настройки на небольшой мощности 0,5-10Вт.
Приведу здесь оригинальную схему, а ниже дополню своими комментариями и ссылками на похожие схемы и реализации. Ну и мою реализацию этого прибора.
Моя реализация
Вид со стороны разъемов
Плата делалась методом вырезания пятачков.
Вид платы со стороны деталей
Измерение на нагрузке
Прямая на нагрузке
Отраженная на нагрузке (где то небольшой дисбаланс по ВЧ)
Измерение на антенне
Прямая на антенну
Отраженная на антенну (КСВ 1,8)
Начну из далека, в книжке «Юный радиолюбитель» Борисов В. Г. публиковалась схема RLC измерителя, с помощью этого примитивного прибора на НЧ можно было с высокой точностью измерять резисторы, катушки и конденсаторы. Принцип его в том, что, заменив одно плечо моста на неизвестное сопротивление (активное или реактивное), можно вычислить неизвестное сопротивление.
На рисунке ниже видно, что R1 и R2 образуют делитель напряжения. R3 и R4 образуют 2й делитель напряжения. И между точками A и B напряжение будет равно нулю! Если R4 заменить на неизвестное сопротивление не равно 50 Ом, то напряжения на делителе изменится, и между точками AB возникнет разность потенциалов, и что бы вернуть баланс, нужно изменить R3, чтобы оно стало равным R4, и тогда между A и B напряжение снова станет равно нулю. Измерив R3, мы узнаем, чему равно R4! Если изменять R4, то, когда оно станет равным R3, в точках АВ тоже станет ноль.
Принцип работы мостового измерителя
Вы уже догадались, что если включить вместо R4 антенну, а вместо батареи включить передатчик, то можно либо измерить ее сопротивление, либо подстроить антенну под нужное сопротивление, для согласования с фидером.
Оказывается, точность у этого моста обалденная, мне удалось добиться точности балансировки 0,01V на постоянном токе! На ВЧ влияют емкости и внешние наводки. Теперь о том, какие резисторы выбрать и как подогнать мост, если резисторы с разбросом.
Резисторы моста МЛТ-2, номиналом 100 Ом, включенные по 2 штуки в параллель. Что бы увеличить сопротивление резистора (а они у меня получились, судя по омметру 48-49 Ом), нужно слегка, без фанатизма поцарапать его надфилем, измерить, еще поцарапать, при необходимости повторить.
Подпиленные резисторы
Повторюсь, настраивал на постоянном токе, с точностью до 0,01V по мультиметру.
Ну а вот пример на УКВ и СВЧ диапазон (сделано не мной), попробую сделать что то типа такого, а-ля антеноскоп.
Пример прямых рук — фото с VRTP
Всем 73! Хорошей связи без помех!
Мостовой КСВ-метр v2.0
В борьбе за точность измерений, была собрана 2я версия КСВ-метра на SMD 1206, 2х100 Ом в плечо.
Все равно был небольшой дисбаланс, отсоединив разъем на выходе и запаяв нагрузочный резистор на плату, дисбаланс пропал. Вывод, разъемы гамно, имеют большую емкость внутреннюю, которая разбалансирует мост на ВЧ.
