Ксв_метры_укв_диапазона

Ксв_метры_укв_диапазона

Кому утомительно читать мои лирические отступления и пояснение для новичков, могут переходить сразу к картинкам и схемам. Лирика выделена курсивом, важное жирным шрифтом, жирным курсивом для новичков.
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…

Подробнее можно почитать статью с формулами здесь

Теперь как его измерить, этот КСВ.
Я знаю 2 принципиально разных способа.

1й способ.
Измерение с помощь трансформаторов тока непосредственно на фидере.

И 2й способ, измерение с помощью ВЧ моста, он предназначен для настройки на небольшой мощности 0,5-10Вт.

Читайте также:  Как_поклеить_обои_над_дверью

Приведу здесь оригинальную схему, а ниже дополню своими комментариями и ссылками на похожие схемы и реализации. Ну и мою реализацию этого прибора.

Описываемый КСВ-метр, при­веденный на рис.1, позволяет изме­рять напряжения падающей и отра­женной волн. По известной формуле рассчитывается коэффициент сто­ячих волн: КСВ=(Uпрям+Uотр)/(Uпрям-Uотр )

Конструктивно КСВ-метр пред­ставляет собой полосковую линию и расположенный рядом с ней полос­ковый двунаправленный ответви­тель. Линии с диодами, развязываю­щими конденсаторами и подстроеч­ным резистором расположены на монтажной плате из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 120×30 мм (рис.2). Линия предназначена для работы в 50-ом­ных трактах. Для 75-омных трактов следует сложить две платы приведен­ных выше размеров из односторон­него стеклотекстолита (фольгой наружу) и склеить их эпоксидной смо­лой с отвердителем. Получается “двусторонний” материал двойной толщины. Снизу платы фольга оста­ется нетронутой, сверху — вытравливается согласно рис.2. Ширина пол­осковых линий — примерно 2 мм. Рас­стояние между ося­ми линий — 3,5 мм. Рисунок печатной платы в формате SprintLayout6.

Диоды VD1, VD2, конденсаторы С1-С4 и подстроечный резистор R1 можно установить как со стороны линий L1-L3, так и с противоположной стороны (в последнем случае под выводы деталей необходимо просверлить отверстия, а чтобы не произошло замыканий, фольгу с их кромок удалить зенкованием сверлом примерно вдвое большего диаметра, заточенным под угол 90°).

Диоды следует применять герма­ниевые — в поряд­ке ухудшения ре­зультатов: ГД508, ГД507, Д18, Д20, Д2Е. На частотах двухметрового ди­апазона еще допус­тимо использовать для развязки обыч­ные дисковые или трубчатые конден­саторы с мини­мально возможной длиной выводов, но лучшие результаты получаются с опорными и проходными конденс­торами, например типов КДО, КТП. Емкость некритична — 1000. 4700 пФ. При использовании опорных конденсаторов в плате по месту сверлят отверстия под их резьбовые выводы, а вокруг них несколько отверстий меньшего диаметра под проволочные перемычки, соединяющие фольгу обеих сторон. Микроамперметр РА1 — с током полного отклонения стрелки 50 мкА. Применять приборы с меньшей чувствительностью нежелательно, так как это потребует большей мощности передатчика для настройки антенн, а следовательно, будут создаваться и большие помехи.

Готовую плату с полосковыми линиями опаивают полосками тонкой меди, латуни, белой жести или фольгированного стеклотекстолита и закрывают с обеих сторон металлическими крышками. Допустима установка неэкранированной платы внутри металлического корпуса. Такая конструкция, пожалуй, наиболее удобна для считывания показаний при измерениях. Основание и крышку корпуса сгибают из листовой латуни или стали, размеры определяются габаритами примененного микроамперметра, поэтому не приводятся. Плату крепят к дну основания, а на его боковых стенках устанавливают коаксиальные розетки, например, СР-50-73Ф. Остальные детали закрепляют на передней стенке крышки. В такой конструкции вместо подстроечного резистора R1 используют переменный, снабдив его валик ручкой управления для оперативной установки стрелки измерительной головки РА1 на последнюю отметку шкалы при измерении напряжения падающей волны. Для работы в стационарных условиях полезно предусмотреть гнезда для подключения внешнего микроамперметра с большей шкалой (например от авометра) с одновременным отключением внутреннего.

Детали корпуса соединяют восемью винтами, ввинчиваемыми в резьбовые отверстия в бортиках основания (лучше, конечно, развальцевать в отверстиях специальные втулки с резьбой — так называемые буксы; в этом случае корпус можно изготовить и из менее прочного материала, например, из листового алюминиевого сплава).

При установке КСВ-метра в трансивер (его включают между ФНЧ и антенным реле) плату опаивают, как указано выше, полосками меди или латуни. Для соединения с переключателем SA1 рекомендуется использовать проходные конденсаторы, а с входом и выходом — коаксиальные кабели. При использовании кабеля послед­ний вводится внутрь, его оплетка рас­паивается “звездочкой” по внутрен­ней поверхности торцевой стенки экрана, а центральная жила кратчай­шим путем припаивается к полоско­вой линии..

Читайте также:  Цветовая_маркировка_стабилитронов_minimelf

Хотя схема прибора и симметрична, из-за погрешностей изготовления линий и разброса характеристик диодов результаты измерений при замене входа на выход получаются неодинаковыми, поэтому рекомендуется использовать его всегда в одном направлении.

Проверяют прибор следующим образом. Устанавливают переключатель SA1 в положение «Пад.» и подключают к входной розетке XW1 выход передатчика, а к XW2 — эквивалент антенны — безындукционный резистор (или набор подобных резисторов, соединенных последовательно или параллельно) сопротивлением 50 Ом с рассеиваемой мощностью не менее отдаваемой передатчиком. Затем переменным резистором R1 добиваются отклонения стрелки микроамперметра РА1 на последнюю отметку шкалы, после чего переключатель SA1 переводят в положение «Отр.» Стрелка прибора должна установиться на нулевую отметку. Если же она отклонится от нее (не совсем точно изготовлены линии или эквивалент нагрузки — не чисто активное сопротивление), нужно будет учитывать это отклонение в дальнейшем, вычитая его из отсчитанного по шкале значения напряжения отраженной волны. Можно поступить и иначе: ввести в цепь измерения этого напряжения дополнительный резистор, скомпенсировав тем самым отклонение (это следует делать в том случае, если «виновата» линия, а не эквивалент). Можно попробовать «перевернуть» линию (т. е. поменять вход и выход местами) и попытаться настроить ее в другом направлении — не исключено, что в этом случае погрешность окажется меньше или будет отсутствовать вовсе.

Пользуются прибором, как обычно. Его вход подключают к выходу передатчика (после «внутреннего» ФНЧ) или ГСС (с выходным напряжением 1 В), а выход — к кабелю, питающему антенну. Варьируя параметрами устройства, согласующего антенну с фидером, и измеряя напряжение падающей и отраженной волн, добиваются их максимального отношения (в идеальном случае, т. е. при КСВ=1 -отклонения стрелки на всю шкалу для падающей волны и нулевых показаний для отраженной). Желательно антенну предварительно настроить на рабочие частоты с помощью, например, гетеродинного индикатора резонанса. Возможен и вариант подгонки размеров антенн (простых, без согласующего устройства) по минимальному КСВ.

Описанный КСВ-метр можно использовать при выходной мощности передатчика до 70. 100 Вт.

Следует учесть, что введение КСВ-метра, например, в антенно-фидерный тракт (так же, как и исключение из него), нарушает согласование трансивера с фидером (если, конечно, они до этого были согласованы). Выход из положения — либо после согласования оставить КСВ-метр в тракте навсегда и контролировать состояние антенны, либо, удалив его, скорректировать настройку выходного П-контура передатчика.

Увеличение частоты сигнала приводит к увеличению потерь в фидерной линии. Поэтому очень важно добиться наилучшего согласования между передатчиком и антенной системой, а именно, минимального коэффициента стоячей волны (КСВ).
Предлагаемым КСВ-метром можно проводить измерения вплоть до сантиметрового диапазона в линиях с волновым сопротивлением 50 Ом.
Описанный в [1] КСВ-метр на полосковых линиях имеет ограничение частотного диапазона сверху в силу особенностей своего конструктивного исполнения, хотя схемное решение такого ограничения не накладывает.

Принципиальная электрическая схема предлагаемого КСВ-метра аналогична описанной в [1] и показана на рис. 1 (отличия в типономиналах отдельных деталей).

Особенностью предлагаемого прибора является конструктивное исполнение детекторной части КСВ-метра, что позволило расширить диапазон измерений вплоть до 1 ГГц.

Читайте также:  Почему_кнопочный_телефон_не_видит_сим_карту

Автор опускает описание физики образования стоячих волн в соединительных линиях, математические расчеты величин падающей и отраженной мощностей при согласованной и не согласованной линии, принцип измерения КСВ, основанный на измерении определенных величин падающей и отраженной волн, основы конструирования приборов СВЧ-диапазона и технологических требований, предъявляемых к ним, и отсылает заинтересованных читателей к известной литературе [2. 6].

Конструкция
Корпус детекторной головки КСВ-метра состоит из двух частей (рис.2): П-образно-го основания 1 и крышки 2 (материал — бронза).

Конструкция направленных ответвителей 3 (L1 и L2) показана на рис.З.

Центральный проводник 4 (L2) припаян непосредственно к разъемам XS1 и XS2. В тело крышки 2 впаяны стаканы 5 (4шт.) и четыре стеклобусы 6. Диоды (VD1; VD2), конденсаторы (С1; С2) и резисторы (R1; R2) помещены в цилиндрические стаканы 5. Выводы диодов пропущены через канал стеклобусы и припаяны непосредственно к ответвителям.
Корпус детекторной головки КСВ-метра, направленные ответвители, центральный проводник перед сборкой полируют (в корпусе — только внутреннюю поверхность диаметром 15 мм; наружная поверхность чистотой Rz 20) и покрывают серебром.

Порядок сборки
Сначала устанавливают все детали, относящиеся к крышке детекторной головки. Затем, в основании головки закрепляют один из разъемов XS с припаянным центральным проводником, потом второй разъем и проводят пайку. После сборки основания и крышки их соединяют с помощью 6 винтов М3 и в крышке фиксируют разъемы XS1 и XS2.
Перед сборкой детекторную головку промыть спиртом и просушить. Работать в хлопчатобумажных перчатках, предварительно обезжирив кожу рук.

Детали
Требования к радиоэлементам стандартные для СВЧ-техники. Конденсаторы С1 и С2 — проходные. В авторском варианте использованы бескорпусные диоды АА113А. Возможна замена на другие типы диодов в зависимости от требуемой верхней граничной частоты. В этом случае возможно применение иного способа их крепления. Разъемы XS1 и XS2 конструктивного исполнения с серебряным покрытием; их тип определяется наружным диаметром кабеля.

Примечания
1. При использовании кабеля с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, диаметр центрального проводника расчитывают по формуле:
Zo=138 IgD/d,
где: Zo — волновое сопротивление линии, D — внутренний диаметр экрана коаксиальной линии детекторной головки, d — диаметр центрального проводника. Значения резисторов R1 и R2 приводят в соответствие с волновым сопротивлением кабеля.
Упростить конструкцию предлагаемого КСВ-метра можно применив коаксиальную линию с квадратным сечением экрана и круглым центральным проводником. Расчет размеров линии можно выполнить исходя из формулы:
Zo-138 lg1,08D/d, где: Zo — волновое сопротивление линии, D — внутренняя сторона квадратного экрана коаксиальной линии, d-диаметр центрального проводника

2. Необходимо точно выдерживать размеры деталей, тип соединения, а также посадочные размеры.

3. Для удобства детекторную головку можно конструктивно объединить с индикаторной частью в общем корпусе.

4. Если в распоряжении радиолюбителя нет готовых стеклобус, то можно воспользоваться подходящими по размерам, демонтировав их из металлобумажных конденсаторов.

Иван Милованов, UYOYI, г. Черновцы

Литература
1. И.Я.Милованов, КСВ-метр на полосковых линиях. Радиохобби, № 6, 1998г. с. 16.
2. Радио, телевизия, электроника, № 1,1985г.( НРБ).
3. С. Г. Бунин, Л.П.Яйленко, Справочник радиолюбителя коротковолновика, изд.2, пер. и доп., Киев, Техника, с.221,243.
4. С. М. Алексеев, Радиолюбительская УКВ аппаратура, Гос. энергетическое издательство, М., -Ленинград, 1958, с. 131.
5. М.Левит, Прибор для определения КСВ, Радио, 1978, №6, с. 20.
6. Техническое описание и схема электрическая принципиальная радиостанции «Лен».

Ссылка на основную публикацию
Кролик_на_углях_в_фольге
Приветствую вас уважаемые читатели. Всем известно, что кролик — это не только ценный мех… Обязательно стоит попробовать блюда, приготовленные из...
Крепление_для_гитары_на_стену_своими_руками
Держатель для гитары своими руками можно сделать без особого труда. Музыкальный инструмент на стене – самый приемлемый способ хранения. Благодаря...
Кроватка_с_поперечным_маятником_инструкция_по_сборке
Детские кроватки представлены в широком ассортименте. Они отличаются дизайном, конструктивным исполнением и наличием дополнительных возможностей. Из-за большого количества предложений процесс...
Ксв_метры_укв_диапазона
Кому утомительно читать мои лирические отступления и пояснение для новичков, могут переходить сразу к картинкам и схемам. Лирика выделена курсивом,...
Adblock detector