Антенноскоп высокочастотный измерительный мост: «АНТЕННОСКОП» — ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ – Антенноскоп — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Антенноскоп

Антенноскоп – измеритель F-C

Этот прибор был построен еще в 2006 г. и за это время при настройке антенны не однократно оказлся очень полезным. Он был построен по схеме оного из старых вариантов антенноскопа MFJ. С помощью прибора можно измерить входное сопротивление антенны и КСВ в диапазоне частот от 1,5 до 33Мгц. Хотя схема должна работать до 200Мгц, в моем варианте не удалось добиться к устойчивой работе генератора высше 35-40Мгц. Может быть просто потребовалось бы более тщательная подборка транзисторов, но при отсутствии такой возможности мне пришлось довольствоваться таким, более узким диапазоном.

Схема состоит из широкополосного генератора на транзисторах VT1 и VT2. Сигнал снимаемый с генератора подается на транзистор VT3, который является широкополосным усилителем мощности. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT4 служит буферным каскадом. Измерительный мост на резисторах R1 – R3 выравнивается при подключении к антенному входу 50 омную нагрузку. В одном плече через усилитель постоянного тока на IC1/D измеряется сопротивление нагрузки ( входное сопротивление антенны ). Во втором плече моста через усилитель постоянного тока на IC1/C измеряется КСВ по отношению к 50 ом.

Очень важный элемент схемы, автоматический регулятор амплитуды генератора (АРУ). Амплитуда генератора контролируется через выпрямитель на диоде VD3. Выпрямленное диодом постоянное напряжение поступает на инвертирующий вход усилителя постоянного тока на IC1/B и с его выхода на затвор транзистора VT6, который включен в цепи истоков транзисторов генератора на VT1 и VT2. И так генератор охвачен отрицательной обратной связью. Если амплитуда на выходе генератора поднимается VT6 начинает запираться и уровень амплитуды генерируемой частоты падает, или на оборот.

Антенноскоп желательно оснащать цифровой шкалой. Для подключения частотомера в схеме имеется истоковый повторитель на транзисторе VT5. В своем приборе я встроил частотомер «Макеевский который измеряет частоту в двух диапазонах, от 1Гц до 50Мгц и от 40Мгц до 1,2Ггц и имеет дополнительную функцию, измеритель емкости конденсаторов от 10пф до 10000Мкф. Через переключатель, установленный на передней панели прибора частотомер можно подключить к антенноскопу и использовать как шкалу генератора, или отключить от генератора и использовать частотомер в прямом назначении, т.е. для измерения частоты или емкости конденсаторов. Для этого на передней панели прибора установлены дополнительные разъемы для подачи измеряемой частоты и для подключения конденсаторов.

Настройку прибора нужно начинать с настройкой генератора на нужные частоты. В моем приборе 1,5 – 33Мгц удалось перекрыть в 5 диапазонах, но это зависит от применяемой КПЕ. Я применил КПЕ от радиоприемника ВЭФ 206 используя одну из двух секций емкостью до 350пф. Можно применить и других КПЕ с другими номиналами, но желательно с воздушным зазором. Элементы диапазонных колебательных контуров, бесподстроечные, но если желаем обойтись длинных и кропотливых подборок элементов, индуктивностей нужно встроить с подстроечными сердечниками.

Правильно собранный прибор больше особых наладок не требует. С потенциометром P1 отрегулируем уровень АРУ при котором поддерживается одинаковый уровень на каждом диапазоне. С потенциометрами P2 и P3 градуируем показание стрелочных индикаторов. К антенному входу подсоединяем безындукционный резистор сопротивлением 50 ом/2W. При этом стрелка индикатора измерителя импеданса должен стоять по середине шкалы а индикатор измерителя КСВ показать 0. Без нагрузки на антенном входе, стрелки оба индикаторов стоят на максимуме шкалы.

Прибор питается от стабилизированного напряжения 12V. В моем приборе имеется встроенный сетевой блок питания и на передней панели установлен разъем для подачи питания в полевых условиях от аккумулятора.

Схема антенноскопа показана на 1. рисунке.

Рис.1.

Весь прибор собран на двухсторонней печатной плате из стеклотекстолита размерами 10х12см.Его фотография показана на фото 1.

Фото:1.

Для индикации измеряемых величин в моем антенноскопе установлены приборы с предельной шкалой 100мкА. Их градуировка приблизительно выглядит так как показано на 2. рисунке.

Рис.2.

Фото 3: Антенноскоп, измеритель F – C, сетевой БП.

Фото 4: Вид прибора

Как рпавильно пользоваться прибором MFJ и про его возможности, можно прчитать здесь

73! de UT1DA

Используются технологии uCoz

Антенноскоп своими руками

14-6. Измерительная мостовая схема для определения степени согласованности антенны с линией передачи

Измерительный мост высокой частоты представляет собой обычный мост Уитстона и может использоваться для определения степени согласованности антенны с линией передачи. Эта схема известна под многими названиями (например, «антенноскоп» и т. д.), но в основе ее всегда лежит принципиальная схема, изображенная на рис. 14-15.

По мостовой схеме протекают токи высокой частоты, поэтому все резисторы, используемые в ней, должны представлять чисто активные сопротивления для частоты возбуждения. Резисторы R1и R2 подбираются в точности равными друг другу (с точностью 1% или даже больше), а само сопротивление не имеет особого значения. При сделанных допущениях измерительный мост находится в равновесии (нулевое показание измерительного прибора) при следующих соотношениях между резисторами: R1 = R2; R1 : R2 =1:1; R3 = = R4; R3 : R4 = 1 : 1.

Если вместо резистора R4 включить испытываемый образец, сопротивление которого требуется определить, а в качестве R3 использовать отградуированное переменное сопротивление, то нулевое показание измерителя разбаланса моста будет достигнуто при значении переменного сопротивления, равном активному сопротивлению испытываемого образца. Таким образом можно непосредственно измерить сопротивление излучения или входное сопротивление антенны. При этом следует помнить, что входное сопротивление антенны чисто активно только в случае, когда антенна настроена, поэтому частота измерений всегда должна соответствовать резонансной частоте антенны. Кроме того, мостовая схема может использоваться для измерения волнового сопротивления линий передачи и их коэффициентов укорочения.

На рис. 14-16 показана схема высокочастотного измерительного моста, предназначенного для антенных измерений, предложенная американским радиолюбителем W2AEF (так называемый «антенноскоп»).

Резисторы R1 и R2 обычно выбираются равными 150—250 ом,и абсолютная их величина не играет особой роли, важно только, чтобы сопротивление резисторов R1 и R2, а также емкости конденсаторов С1 и С2 были равны друг другу. В качестве переменного сопротивления следует использовать только безындуктивные объемные переменные резисторы и нив коем случае не проволочные потенциометры.

Высокочастотный измерительный мост Трансиверы •

Высокочастотный измерительный мост, о котором пойдет речь в этой статье, отличается более удобной балансировкой моста и более точным определением сопротивления, соответствующего балансу моста.

Собственно мост с индикатором баланса представляют собой отдельный узел, который работает в широкой полосе частот. Верхняя частотная граница определяется конструкцией моста (паразитными емкостями и индуктивностями) и в обычном исполнении без труда достигает значения 30…50 МГц.

Мост может использоваться с внешним генератором, обеспечивающим на нем высокочастотное напряжение несколько вольт. Для этих целей подойдет и собственно радиостанция, но уровень ее мощности надо уменьшить до требуемых значений — регулятором уровня (если он есть) или дополнительным аттенюатором. Однако, если необходимо работать в полевых условиях, мост целесообразно объединить в одном приборе с генератором, который питается от автономного источника. Именно такой его вариант, предназначенный для измерений в Си-Би диапазоне, и описан в статье.

В отличие от распространенных конструкций высокочастотных измерительных мостов в этом приборе балансировка моста осуществляется двумя последовательно включенными резисторами, что позволяет точнее произвести эту операцию. Наличие двух резисторов практически исключает возможность отсчета сопротивления, соответствующего балансу моста, по шкале прибора. В приборе для определения этого сопротивления предусмотрено его измерение с помощью внешнего омметра.

ВЧ напряжение от генератора поступает в точку соединения резисторов R5, R6, образующих верхние плечи моста. Соединенные последовательно резисторы R7 и R8 составляют регулируемое плечо, а измеряемым является входное сопротивление антенны или антенно-фидерной системы, подключаемых к прибору через гнездо XW1 “RX”.

Как видно из схемы, регулируемое плечо R7R8 соединено с мостом через переключатель SA1.1. Он позволяет подключать это плечо и к гнезду XS2 для измерения, установленного при балансе суммарного сопротивления резисторов с помощью омметра (мультиметра). В измерительную диагональ моста включена цепь VD1C9, со средней точкой которой соединена цепь VD2R9C8R10 со стрелочным индикатором баланса РА1 (R10 – регулятор его чувствительности). С ним же соединены нижнее плечо моста (R8), оплетка коаксиального кабеля и противовес антенны (через гнездо XW1), а также измерительная цепь индикатора баланса РА1. Благодаря такому решению уменьшается влияние тела оператора на результаты измерений.

Внутренний генератор собран на транзисторе VT1 с колебательным контуром L1C1 в коллекторной цепи и кварцевым резонатором ZQ1 в цепи базы. С катушки связи L2, индуктивно связанной с L1, ВЧ напряжение с генератора подается на вход усилителя мощности, выполненного на транзисторе VT2. Резистор R4 ограничивает его ток базы, дроссель L3 является коллекторной нагрузкой, а последовательный колебательный контур L4C7 служит для установки необходимого уровня ВЧ напряжения питания измерительного моста.

Генератор и усилитель питаются постоянным током от стабилизатора напряжения DA1. Внешний источник должен обеспечивать напряжение 12… 15 В при токе нагрузки до 100 мА. Его подключают через гнездо XS1. Светодиоды HL1 и HL2 – индикаторы подачи питания на прибор и режимов его работы. В режиме “Отсчет”, т. е. при измерении суммарного сопротивления резисторов R7 и R8 выносным омметром, питание отключается во избежание перегрузки индикатора РА1, возникающей при резком разбалансе моста вследствие отключения регулируемого плеча.

Прибор выполнен в металлическом корпусе размерами 130x80x40 мм. В “полевых” условиях (на автомобиле, на катере) его питают от бортовой сети транспортного средства, а в домашних – от аккумуляторной батареи или сетевого блока питания трансивера. Все органы управления выведены на лицевую панель, а гнезда – на боковые стенки. Остальные детали смонтированы на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита, чертежи которых показаны на рис. 2 (узел А1) и 3 (узел А2).

Все соединения выполнены короткими жесткими проводами, плата А1 помещена в отдельный металлический экран из листовой латуни толщиной 0,5 мм.

При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ, конденсаторы К50-35 (С5), КТ, КД и КМ (остальные). Переменные резисторы R10 СПЗ-4аМ, R7 – сдвоенный СПЗ-ЗдМ с номинальным сопротивлением 1 кОм (секции соединены параллельно), R8 -СП2-За. Потому что номинальные сопротивления резисторов R5 и R6 (примерно 200 Ом) некритичны, однако важно, чтобы они были одинаковыми (допустимое отклонение – не более 5 %). Сопротивление резисторов R7 и R8 (600 Ом) выбрано исходя из возможных значений входных сопротивлений большинства антенн. Кварцевый резонатор ZQ1 – любой малогабаритный с собственной частотой (или третьей гармоники), соответствующей частоте одного из средних (15-25) каналов поддиапазона (сетки) “С” Си-Би.

Катушки L1, L2 и L4 намотаны проводом ПЭВ 0,31 на полистироловых каркасах диаметром 7,5 мм с подстроечниками СЦР-1 из карбонильного железа. L1 содержит 12, L2 (намотана поверх L1) – 4, L4 – 10 витков. Дроссель L3 – унифицированный ДМ-0,1 с индуктивностью 20 мкГн. Высокочастотное гнездо XW1 -СР-50-73П8, XS1 и XS2 – любые низкочастотные экранированные. Переключатель SA1 – малогабаритный тумблер любого типа на два положения и два направления. При повторении прибора для работы на других диапазонах надо изменить все элементы, влияющие на его частотные характеристики (кварцевый резонатор, катушки и конденсаторы колебательных контуров).

При налаживании прибора вращением подстроечника катушки L1 настраивают контур L1C1 на частоту кварцевого резонатора. Далее устанавливают ВЧ напряжение на измерительном мосте. Для этого вместо последнего к конденсатору С6 подключают постоянный резистор сопротивлением 120…130 Ом с рассеиваемой мощностью 0,5… 1 Вт и, изменяя подстроечником индуктивность катушки L4, устанавливают на нем ВЧ напряжений 9…10 В. В заключение удаляют резистор и восстанавливают соединение конденсатора С6 с мостом.

Перед пользованием высокочастотный измерительный мост

движок переменного резистора R10 необходимо установить в положение, соответствующее минимальной чувствительности РА1 (по схеме нижнее), а переключатель SA1 – в положение “Отсчет”. Затем к гнезду XS1 подключают источник питания (при этом должен загореться светодиод HL2), к гнезду XS2 – мультиметр в режиме измерения сопротивлений от 0 до 600 Ом, а к XW1 – согласуемую антенну с неизвестным входным сопротивлением RA.

Далее переключатель SA1 переводят в положение “Баланс” (загорается светодиод HL1) и изменением сопротивления введенных частей переменных резисторов R7 (грубо) и R8 (точно) добиваются минимума показаний микроамперметра РА1, одновременно повышая его чувствительность уменьшением сопротивления резистора R10. Минимальное показание при максимальной чувствительности прибора соответствует точному балансу моста. После этого переключатель возвращают в положение “Отсчет” и по показанию омметра определяют суммарное сопротивление резисторов R7, R8. Закончив измерения, переводят движок резистора R10 в исходное положение и выключают питание.

В общем случае входное сопротивление антенно-фидерного тракта при КСВ, не равном 1, имеет как активную, так и реактивную составляющие. Таким образом антенноскоп не имеет в регулируемом плече элементов компенсации реактивной составляющей, то в отдельных случаях минимум, соответствующий балансу моста, может быть не очень глубоким. Но тем не менее значение сопротивления, полученное в результате измерений антенноскопом, близко к значению активной составляющей входного сопротивления антенно-фидерного тракта. Его можно использовать при настройке антенны для оценки степени согласования передатчика с антенно-фидерным трактом и для улучшения степени согласования.

«Антенноскоп» — высокочастотный измерительный мост

«Антенноскоп» — высокочастотный измерительный мост

Журнал «Радио», номер 11, 1999г.
Автор: Л. Никольский, Б. Татарко, г. Тверь

При настройке антенн в радиолюбительской практике используют мостовые измерители двух типов: неуравновешенные и уравновешенные. Первые известны как КСВ-метры и получили относительно широкое распространение. Вторые в литературе обычно называют антенноскопами. Они встречаются реже, хотя позволяют получить об антенно-фидерном тракте радиостанции некоторую дополнительную (по сравнению с КСВ-метрами) информацию, анализ которой может облегчить его настройку.

Для изготовления антенноскопа радиолюбители обычно используют удачную конструкцию, описание которой было приведено в популярной книге К. Ротхаммеля (Антенны. Пер. с нем. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергия, 1979. МРБ, вып. 998). Прибор, о котором пойдет речь в этой статье, отличается от него более удобной балансировкой моста и более точным определением сопротивления, соответствующего балансу моста.

Принципиальная схема прибора для измерений в антенно-фидерном тракте радиостанции, состоящего из измерительного генератора и уравновешенного моста, изображена на рис. 1. Собственно мост с индикатором баланса представляют собой отдельный узел, который работает в широкой полосе частот. Верхняя частотная граница определяется конструкцией моста (паразитными емкостями и индуктивностями) и в обычном исполнении без труда достигает значения 30…50 МГц.

В отличие от распространенных конструкций антенноскопов в этом приборе балансировка моста осуществляется двумя последовательно включенными резисторами, что позволяет точнее произвести эту операцию. Наличие двух резисторов практически исключает возможность отсчета сопротивления, соответствующего балансу моста, по шкале прибора. В приборе для определения этого сопротивления предусмотрено его измерение с помощью внешнего омметра.

Как видно из схемы, регулируемое плечо R7R8 соединено с мостом через переключатель SA1.1. Он позволяет подключать это плечо и к гнезду XS2 для измерения установленного при балансе суммарного сопротивления резисторов с помощью омметра (мультиметра). В измерительную диагональ цепь VD1C9, со средней точкой которой соединена цепь VD2R9C8R10 со стрелочным индикатором баланса PA1 (R10 — регулятор его чувствительности).

Еще одно отличие этого моста от упоминавшегося выше антенноскопа из книги К. Ротхамеля — он питается ВЧ напряжением относительно общего провода. С ним же соединены нижнее плечо моста (R8), оплетка коаксиального кабеля и противовес антенны (через гнездо XW1), а также измерительная цепь индикатора баланса PA1. Благодаря такому решению уменьшается влияние тела оператора на результаты измерений.

Встроенный генератор собран на транзисторе VT1 с колебательным контуром L1C1 в коллекторной цепи и кварцевым резонатором ZQ1 в цепи базы. С катушки связи L2, индуктивно связанной с L1, ВЧ напряжение с генератора подается на вход усилителя мощности, выполненного на транзисторе VT2. Резистор R4 ограничивает его ток базы, дроссель L3 является коллекторной нагрузкой, а последовательный колебательный контур L4С7 служит для установки необходимого уровня ВЧ напряжения питания измерительного моста.

Генератор и усилитель питаются постоянным током от стабилизатора напряжения DA1. Внешний источник должен обеспечивать напряжение 12…15 В при токе нагрузки до 100 мА. Его подключают через гнездо XS1. Светодиоды HL1 и HL2 — индикаторы подачи питания на прибор и режимов его работы. В режиме «Отсчет», т. е. при измерении суммарного сопротивления резисторов R7 и R8 выносным омметром, питание отключается во избежание перегрузки индикатора PA1, возникающей при резком разбалансе моста вследствие отключения регулируемого плеча.

Прибор выполнен в металлическом корпусе размерами 130х80х40 мм. В «полевых» условиях (на автомобиле, на катере) его питают от бортовой сети транспортного средства, а в домашних — от аккумуляторной батареи или сетевого блока питания трансивера. Все органы управления выведены на лицевую панель, а гнезда — на боковые стенки. Остальные детали смонтированы на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита, чертежи которых показаны на рис. 2 (узел А1) и 3 (узел А2). Все соединения выполнены короткими жесткими проводами, плата А1 помещена в отдельный металлический экран из листовой латуни толщиной 0,5 мм.

При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ, конденсаторы К50-35 (С5), КТ, КД и КМ (остальные). Переменные резисторы R10 — СП3-4аМ, R7 — сдвоенный СП3-3дМ с номинальным сопротивлением 1 кОм (секции соединены параллельно), R8 — СП2-3а. Номинальные сопротивления резисторов R5 и R6 (примерно 200 Ом) некритичны, однако важно, чтобы они были одинаковыми (допустимое отклонение — не более 5 %). Суммарное сопротивление резисторов R7 и R8 (600 выбрано исходя из возможных значений входных сопротивлений большинства антенн. Кварцевый резонатор ZQ1 — любой малогабаритный с собственной частотой (или третьей гармоники), соответствующей частоте одного из средних (15-25) каналов поддиапазона (сетки) «С» Си-Би.

Высокочастотное гнездо XW1 — СР-50-73П8, XS1 и XS2 — любые низкочастотные экранированные. Переключатель SA1 — малогабаритный тумблер любого типа на два положения и два направления.

При налаживании прибора вращением подстроечника катушки L1 настраивают контур L1C1 на частоту кварцевого резонатора. Далее устанавливают ВЧ напряжение на измерительном мосте. Для этого вместо последнего к конденсатору С6 подключают постоянный резистор сопротивлением 120…130 Ом с рассеиваемой мощностью 0,5…1 Вт и, изменяя подстроечником индуктивность катушки L4, устанавливают на нем ВЧ напряжение 9…10 В. В заключение удаляют резистор и восстанавливают соединение конденсатора С6 с мостом.

Перед пользованием прибором движок переменного резистора R10 необходимо установить в положение, соответствующее минимальной чувствительности PA1 (по схеме нижнее), а переключатель SA1 — в положение «Отсчет». Затем к гнезду XS1 подключают источник питания (при этом должен загореться светодиод HL2), к гнезду XS2 — мультиметр в режиме измерения сопротивлений от 0 до 600 Ом, а к XW1 — согласуемую антенну с неизвестным входным сопротивлением RA. Далее переключатель SA1 переводят в положение «Баланс» (загорается светодиод HL1) и изменением сопротивления введенных частей переменных резисторов R7 (грубо) и R8 (точно) добиваются минимума показаний микроамперметра PA1, одновременно повышая его чувствительность уменьшением сопротивления резистора R10. Минимальное показание при максимальной чувствительности прибора соответствует точному балансу моста. После этого переключатель возвращают в положение «Отсчет» и по показанию омметра определяют суммарное сопротивление резисторов R7, R8. Закончив измерения, переводят движок резистора R10 в исходное положение и выключают питание.

В общем случае входное сопротивление антенно-фидерного тракта при КСВ, не равном 1, имеет как активную, так и реактивную составляющие. Поскольку антенноскоп не имеет в регулируемом плече элементов компенсации реактивной составляющей, то в отдельных случаях минимум, соответствующий балансу моста, может быть не очень глубоким. Но тем не менее значение сопротивления, полученное в результате измерений антенноскопом, близко к значению активной составляющей входного сопротивления антенно-фидерного тракта. Его можно использовать при настройки антенны для оценки степени согласования передатчика с антенно-фидерным трактом и для улучшения степени согласования.

Шумовой мост для настройки антенн. MFJ-202B.

На рисунке показана схема шумового моста или АНТЕННОСКОПА, (в названии автора)—конструкции UA3SAC.

Настройка, балансировка и калибровка.

Необходимо снабдить потенциометр R8 и переменный конденсатор С5 любыми шкалами. Постарайтесь подобрать с точностью +/- 5% безиндукционные резисторы типа (МЛТ, МТ, ОМЛТ) равными 25, 50, 75, 100, 125, 150 и 200 Ом. К разъему » RX» подключите антенный ввод радиоприемника или трансивера.

Отключите АРУ радиоприемника. Установите конденсатор С5 в среднее положение. Вращая потенциометр R1, убедитесь в наличии генерируемого шума на выходе приемника на всех радиолюбительских диапазонах, если речь идет об антеннах на эти диапазоны.

Подключите к разъему ANTрезистор 25 Ом и вращением R8 добейтесь резкого уменьшения уровня шума в телефонах RXили резкого спада показаний милливольтметра, подключенного к выходу RX.

Подбором конденсатора С6″, минимизируйте уровень шума и сделайте отметку на шкале R8 «25 Ом», а на шкале С5—»0″. Аналогично произвести калибровку антенноскопа вплоть до отметки «200 Ом».

При правильно сфазированных обмотках ВЧ-трансформатора и аккуратном монтаже емкость конденсатора С6 должна быть близка к половине значения емкости С5, а верхняя рабочая частота прибора должна быть не менее 50 МГц (автором проводились измерения антенн на частотах вплоть до 1-го TVканала).

Далее проводится калибровка определителя реактивности импеданса.

Для этого поочередно подключают к разъему ANTприбора параллельно соединенные резистор 100 Ом и емкость (индуктивность) величиной 25-75 пФ (0.2—1.2 мкГн). Добейтесь баланса моста регулировкой R8 на отметке 100 Ом шкалы и минимизацией уровня шума вращением С5 в обе стороны от положения «0» по шкале реактивность антенноскопа.

При наличии RC-цепочки поставте знак»—» или Хс, а при наличии RL—цепочки — знак «+» или XL.

Определение импеданса реальной антенны не отличается от приведенной выше методики.

Проявив немного выдумки можно приспособить антенноскоп для измерения резонансных частот LC-контуров, величин Lи С в исследуемых контурах, определения ориентировочных значений КСВ антенн без подключения их к передатчику.

UA3SACпроводил измерения импедансов и резонансных частот различных типов антенн, при этом получились полные совпадения минимальных значений КСВ и минимума шумов при работе с радиоприемником типа КРОТ—М.

В качестве индикатора выхода (для более точных показаний) использовался милливольтметр типа ВЗ-38А, но можно использовать и самодельные измерители. Низкочастотный модулятор позволяет не только расширить спектр шумового сигнала, но и использовать обычный AM—приемник. В качестве модулятора используется генератор прямоугольных импульсов частотой 1 КГц на интегральном таймере DA1 КР1006ВИ1.

12.2. КАК НАСТРОИТЬ АНТЕННУ

Среди антенн, в том числе и заводского изготовления, практически нет не требующих уточняющей настройки «по месту». Настоящий раздел посвящен радиолюбительским приборам, с помощью которых можно настроить антенну на диапазон рабочих частот и согласовать ее с приемо-передающей аппаратурой.

Виноградов Ю. КСВ-метр с согласующим устройством. Радио, 1996, 11, с. XIV-XV.

На рис. 12.39 приведена принципиальная схема прибора, включающего в себя КСВ-метр, с помощью которого можно настроить Си-Би антенну, и согласующее устройство, позволяющее привести сопротивление настроенной антенны к Ra = 50 Ом.

Элементы КСВ-метра: Т1 — трансформатор антенного тока, намотанный на ферритовом кольце М50ВЧ2-24 12х5х4 мм. Его обмотка I — продетый в кольцо

проводник с антенным током, обмотка II — 20 витков провода в пластиковой изоляции, ее наматывают равномерно по всему кольцу. Конденсаторы С1 и С2 — типа КПК-МН, SA1 — любой тумблер, РА1 — микроамперметр на 100 мкА, например, М4248.

Элементы согласующего устройства: катушка L1 — 12 витков ПЭВ-2 0,8, внутренний диаметр — 6, длина — 18 мм. Конденсатор С7 — типа КПК-МН, С8 -любой керамический или слюдяной, рабочее напряжение не менее 50 В (для передатчиков мощностью не более 10 вт). Переключатель SA2 — ПГ2-5-12П1НВ.

Устройство монтируют, минимизируя паразитные индуктивности и емкости ВЧ проводников.

Для настройки КСВ-метра его выход отключают от согласующего контура (в т. А) и соединяют с 50-омным резистором (два параллельно включенных резистора МЛТ-2 100 Ом), а ко входу подключают Си-Би радиостанцию, работающую на передачу. В режиме измерения прямой волны — в указанном на рис. 12.39 положении SA1 — прибор должен показать 70…100 мкА. (Это для передатчика мощностью 4 Вт. Если он мощнее , то «100» на шкале РА1 выставляют иначе: подбором резистора, шунтирующего РА1 при закороченном резисторе R5.)

Переключив SA1 в другое положение (контроль отраженной волны), регулировкой С2 добиваются нулевых показаний РА1.

Затем вход и выход КСВ-метра меняют местами (КСВ-метр симметричен) и эту процедуру повторяют, устанавливая в «нулевое» положение С1.

На этом настройку КСВ-метра заканчивают, его выход подключают к седьмому витку катушки L1.

КСВ антенного тракта определяют по формуле: КСВ=(А1+А2)/(А1-А2), где А1 — показания РА1 в режиме измерения прямой волны, а А2 — обратной. Хотя вернее было бы говорить здесь не о КСВ, как таковом, а о величине и характере антенного импеданса, приведенного к антенному разъему станции, о его отличии от активного Ra = 50 Ом.

Антенный тракт будет настроен, если изменениями длины вибратора, противовесов, иногда — длины фидера, индуктивности удлиняющей катушки (если она есть) и др. будет получен минимально возможный КСВ.

Некоторая неточность настройки антенны может быть компенсирована расстройкой контура L1C7C8. Это можно сделать конденсатором С7 или изменением индуктивности контура — например, введением в L1 небольшого карбонильного сердечника.

Как показывает опыт настройки и согласования Си-Би антенн самых разных конфигураций и размеров (0,1…3L), под контролем и с помощью этого прибора нетрудно получить КСВ = 1… 1,2 в любом участке этого диапазона.

Ротхаммель К. Антенны. «Бояныч», С-П., 1998, с. 567-570. Антенноскоп предназначен для измерения входного сопротивления антенно-фидерного тракта. Он представляет собой высокочастотный мост, в одно плечо которого включают исследуемый двухполюсник, а в другое — переменный безиндукционный резистор (рис. 12.40). Если сопротивление двухполюсника активно и равно Rx, то мост будет полностью сбалансирован при R3 = Rx и величина Rx может быть считана со шкалы проградуированного в омах резистора R3.

Номиналы резисторов R1=R2 (точность 1%) могут быть и другими, например, 150 или 240 Ом Нужную пару подбирают из 10- или 20%-ных резисторов по цифровому омметру.

Элементы антенноскопа разме щают в трех экранированных отсеках (экран показан штриховой). Все они должны иметь минимальную емкость (собственную и по отношению к экра ну) и индуктивность. Резистор R3=470 Ом устанавливают на опо рах-изоляторах. Его ось вводят в удлинитель, изготовленный из доста точно прочного диэлектрика, напри мер, стеклотекстолита, на конце кото рого крепят ручку-указатель.

Градуируют резистор R3 по циф ровому омметру. На его шкале реко мендуется отметить точки «50» и «75» — волновое сопротивление коаксиаль ных кабелей, с которыми обычно имеют дело. Если измерения предпо лагают вести лишь в низкоомных цепях, то сопротивление резистора R3 можно уменьшить до 100… 150 Ом. Это увеличит точность отсчета.

Микроамперметр М — типа М4248. Или какой-либо другой с током полного отклонения 50…200 мкА.

Антенноскоп питается от ВЧ генератора мощностью ~ 0,2 Вт. Это может

быть генератор стандартных сигналов, гетеродинный индикатор резонанса (ГИР) или радиостанция, работающая в режиме пониженной мощности. Диапазон частот — до 150…250 МГц.

Если антенноскоп не удается сбалансировать «под нуль», это значит, что в контролируемой цепи есть реактивная составляющая, т.е. — антенна расстроена. В таком случае, изменяя частоту ВЧ генератора, ищут ее действительный резонанс. Затем тем или иным способом (удлинением-укорочением вибратора, противовесов и др.) антенну приводят в диапазон рабочих частот. И лишь тогда измеряют ее входное сопротивление. Если оно отличается от принятого в связной технике стандарта (обычно — 50 Ом), его приводят к этому нормативу тем или иным согласующим устройством — широкополосным трасформатором, П-контуром и др.

Настройку и согласование антенны ведут, как правило, методом последовательных приближений: после настройки и согласования уточняют настройку и согласование и так до точной настройки антенны в диапазон с достижением равных и возможно меньших значений КСВ на его краях.

Виноградов Ю. Проект «Незабудка». Радио, 1997, 10, с. 6-7. Описанный здесь микромощный Си-Би передатчик после перевода его в режим непрерывного излучения (рис. 12.41) может стать довольно удобным инструментом для сквозной настройки антенно-фидерного тракта (а при желании — и ВЧ каскадов приемника) и оценки «фигуры излучения» антенны — ее чувствительности к сигналам, приходящим с разных направлений.

Частоту кварцевого резонатора ZQ1 выбирают в середине диапазона рабочих частот. Важно, чтобы это была частота основного его резонанса (на корпусе такого резонатора частота будет указана в «кГц», на гармониковом — в «МГц»).

Излучателем микропередатчика, его «магнитной» антенной, является дроссель L1 — 30…50 витков провода ПЭВШО 0,25…0,4, намотанные виток к витку или с шагом на пластине стеклотекстолита 40х10х2 мм. Если «дальнобойность» передатчика окажется недостаточной, дроссель можно намотать на пластине большего размера или подключить к коллектору транзистора VT1 15…30-сантиметровый отрезок монтажного провода.

Передатчик может работать и с гармониковым кварцем. Но в этом случае дроссель потребуется заменить настроенным на середину частотного диапазона колебательным контуром. Его включают автотрасфороматорно (1/2…1/4 по виткам катушки) в коллекторную цепь транзистора.

Для сохранения с настраиваемой антенной лишь «эфирной» связи, микропередатчик нужно отнести от нее не менее, чем на 10…15 длин волн.

1. Виноградов Ю. Антенный аттенюатор. Радио, 11, 1997, с. 80.

2. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. — «Мир», М.,1990, с. 229.

При наладке антенно-фидерного тракта нередко возникает необходимость внести в него дозированное ослабление сигнала. Принципиальная схема высокочастотного аттенюатора, которым можно выставить любое ослабление в пределах 1…47 дб с шагом 1 дб, показана на рис. 12.42. Его входное и выходное сопротивление — 50 Ом, диапазон рабочих частот — О…30 МГц.

Аттенюатор монтируют на полоске одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Со стороны фольги устанавливают в ряд шесть сдвоенных тумблеров типа П2Т-1-18. Резисторы отбирают с помощью цифрового омметра. Монтаж навесной — выводы резисторов укорачивают до 3…4 мм и подпаивают непосредственно к выводам тумблеров и к фольге.

Аттенюатор можно поместить в металлическую коробку-экран или накрыть согнутой по месту жестяной накладкой. Хотя металлические «щеки» тумблеров выполняют здесь и функции межсекционных экранов, их, при необходимости, можно усилить, уложив между тумблерами зигзагообразную полоску из жести.

Конечно, ослабление, вносимое каждой Т-секцией (рис. 12.42, б), может быть и другим. Руководствуясь таблицей 12.3 [2], можно выбрать нужные для этого резисторы. Но не следует стремиться к большому ослаблению в одной секции — влияние паразитных емкостей может повести к потере заявленной точности.

С. Румянцев. Коаксиальный элемент нагрузки. Радио, 1983, 3, с. 17.

При настройке радиопередающей аппаратуры вместо антенны используют, как правило, антенный эквивалент — резистор, активное сопротивление которого равно активному сопротивлению антенно-фидерного тракта -обычно 50 Ом, а реактивное сведено к пренебрежимо малой величине.

Таблица 12.3

Антенный эквивалент можно изготовить самому, составив его из резисторов типа МЛТ-2 100 Ом. Например, в виде трех последовательно включенных секций, каждая из которых состоит из шести параллельно

включенных резисторов. Общее сопротивления такого эквивалента составит Ra=R 3/6= 100 3/6 =50 Ом. Рассеиваемая им мощность достигает номинальных 2 18=36 Вт лишь при принудительной вентиляции — плотный монтаж и экранировка резисторов заметно ухудшают их теплоотдачу.

Выполненный в виде коаксиальной конструкции, антенный эквивалент может работать на частотах до 600 Мгц (КСВ <= 1,2).

В качестве антенного эквивалента мощностью до 50 Вт, способного работать в полосе частот до 4 ГГц, можно использовать резистор типа Р 1-3-50.

Для относительно низких частот антенный эквивалент может быть выполнен планарно, например, на пластине фольгированного стеклотекстолита. Другими в нем могут быть число секций, число резистров в секции, сопротивление каждого резистора. Но при соблюдении обязательного условия: проводящий слой резистора, входящего в эквивалент, не должен иметь вид спирали. Такой резистор внесет в общее сопротивление индуктивную составляющую и может ухудшить КСВ эквивалента до совершенно неприемлемой величины.

В Си-Би в планарной технике могут быть выполнены не только антенные эквиваленты, но и 600…800-омные антенные нагрузки — те же «поглотители обратных лепестков» в антеннах бегущей волны (см. рис. 12.2).

Мешковец А. Высокочастотный амперметр. Радио, 1980, 5, с. 23. На рис. 12.43 приведена принципиальная схема амперметра для измерения токов высокой частоты. В его основе мост, измеряющий элемент которого -терморезистор R4 — изменяет свое сопротивление под действием тока высокой частоты. Степень разбалансировки моста, показанная включенным в его диагональ микроамперметром РА1, позволяет оценить величину этого тока.

Терморезистор R4 представляет собой железную проволоку диаметром 0,15 мм и длиной ~ 5 см, натянутую по центру стеклянной трубки — так, как это делают в плавких предохранителях.

Если измеряемый ток может содержать постоянную составляющую, вход амперметра шунтируют дросселем L2.

РА1 — микроамперметр с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 1 кОм. При использовании другого прибора потребуется подобрать резистор R2.

Если последовательно с амперметром (между ним и «землей») включить резистор сопротивлением 0,1 Ом с пренебрежимо малой реактивной составляющей, то его можно проградуировать по осциллографу, имеющему достаточную полосу пропускания и калиброванную шкалу.

Амперметр способен измерять токи до 1 А в полосе частот 2…30 Мгц.

Резонансные системы из коаксиального кабеля. Радио, 1981 5-6, с.25.

Высокодобротный контур, подключенный к антенному входу радиоприемника, способен существенно ослабить воздействие на него мощных радиостанций, работающих на близких частотах, снизить и даже полностью устранить интермодуляционные помехи.

Такой контур можно изготовить из двух отрезков коаксиального кабеля. Их включение и эквивалентная схема такого преселектора показаны на рис. 12.44. Добротность Q контура, выполненного из коаксиального кабеля типа РК-50-2-11, составит: на частоте 144 МГц -150, на частоте 432 МГц — около 400.

Подстроечные конденсаторы С1 и С2 — типа КПК-МН; их емкость на частоте 144 МГц — 5…25 пФ, на частоте 432 МГц — 2…7 пФ.

Суммарная длина кабеля, имеющего сплошную полиэтиленовую изоляцию, должна быть:

Измерители напряженности поля. KB журнал, 1996, 3, с. 31. Безразмерная, индикаторная оценка напряженности поля, создаваемого излучателем, дает возможность настроить и согласовать ВЧ тракт передающего устройства, выбрать лучшую линию передачи, выяснить способность антенны концентрировать излучение в нужном направлении и многое другое.

Принципиальная схема индикатора напряженности поля с диапазонной селекцией сигналов показана на рис. 12.45.

Катушки индуктивности индикатора наматывают проводом ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм на каркасах диаметром 5 мм, имеющих отверстия с резьбой под подстроенные сердечники из карбонильного железа или высокочастотного феррита (n=100). Их данные для различных частотных диапазонов приведены в таблице 12.4.

Транзистор VT1 — практически любой не слишком низкочастотный n-р-n-транзистор. Если это будет кремниевый транзистор, например, КТ325, КТ3102,

Таблица 12.4

КТ315 (буквы любые) и др., то сопротивление резистора R2 следует уменьшить до ~150 кОм. Чувствительность индикатора увеличивается с увеличением ¦h31э¦ транзистора.

Диод VD1 — обязательно германиевый — Д9Б, Д20 и др.

Дроссель L11 — типа Д0,1 и др. индуктивностью 100…200 мкГн.

Антенна — штырь длиной 1 м.

Настройку индикатора на середину каждого частотного диапазона (их может быть и меньше) производят в режиме максимальной его чувствительности (движок R1 — в крайнем правом положении, R6 — в верхнем).

Russian HamRadio — «Антенноскоп» — высокочастотный измерительный мост.

При настройке антенн в радиолюбительской практике используют мостовые измерители двух типов: неуравновешенные и уравновешенные. Первые известны как КСВ-метры и получили относительно широкое распространение. Вторые в литературе обычно называют антенноскопами. Они встречаются реже, хотя позволяют получить об антенно-фидерном тракте радиостанции некоторую дополнительную (по сравнению с КСВ-метрами) информацию, анализ которой может облегчить его настройку.
Для изготовления антенноскопа радиолюбители обычно используют удачную конструкцию, описание которой было описано ранее

[1] в книге К. Ротхамеля Антенны. Прибор, о котором пойдет речь в этой статье, отличается от него более удобной балансировкой моста и более точным определением сопротивления, соответствующего балансу моста.

Рис

.1.

Однако если необходимо работать в полевых условиях, мост целесообразно объединить в одном приборе с генератором, который питается от автономного источника. Именно такой его вариант, предназначенный для измерений в Си-Би диапазоне, и описан в статье.

, соответствующего балансу моста, по шкале прибора. В приборе для определения сопротивления предусмотрено его измерение с помощью внешнего омметра.

Как видно из схемы, регулируемое плечо R7R8 соединено с мостом через переключатель SA1.1. Он позволяет подключать это плечо и к гнезду XS2 для измерения установленного при балансе суммарного сопротивления резисторов с помощью омметра (мультиметра). В измерительную диагональ моста включена цепь VD1C9, со средней точкой которой соединена цепь VD2R9C8R10 со стрелочным индикатором баланса РА1 (R10 — регулятор его чувствительности).

Еще одно отличие этого моста от упоминавшегося антенноскопа из книги К. Ротхамеля — он питается ВЧ напряжением относительно общего провода. С ним же соединены нижнее плечо моста (R8), оплетка коаксиального кабеля и противовес антенны (через гнездо XW1), а также измерительная цепь индикатора баланса РА1. Благодаря такому решению уменьшается влияние тела оператора на результате измерений.

Встроенный генератор собран на транзисторе VT1 с колебательным контуром L1C1 в коллекторной цепи и кварцевым резонатором ZQ1 в цепи базы. С катушки связи L2, индуктивно связанной с L1, ВЧ напряжение с генератора подается на вход усилителя мощности, выполненного на транзисторе VT2. Резистор R4 ограничивает его ток базы, дроссель L3 является коллекторной нагрузкой, а последовательный колебательный контур L4C7 служит для установки необходимого уровня ВЧ напряжения питания измерительного моста.

и режимов его работы. В режиме «Отсчет», т. е. при измерении суммарного сопротивления резисторов R7 и R8 выносным омметром, питание отключается во избежание перегрузки индикатора РА1, возникающей при резком разбалансе моста вследствие отключения регулируемого плена.

Рис.2.

Прибор выполнен в металлическом корпусе размерами 130x80x40 мм. В «полевых» условиях (на автомобиле, на катере) его питают от бортовой сети транспортного средства, а в домашних — от аккумуляторной батареи или сетевого блока питания трансивера. Все органы управления выведены на лицевую панель, а гнезда — на боковые стенки.

Остальные детали смонтированы на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита, чертежи которых показаны на рис. 2 (узел А1) и 3 (узел А2). Все соединения выполнены короткими жесткими проводами, плата А1 помещена в отдельный металлический экран из листовой латуни толщиной 0,5 мм.

При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ, конденсаторы К50-35 (С5), КТ, КД и КМ (остальные). Переменные резисторы R10 СПЗ-4аМ, R7 — сдвоенный СПЗ-3дМ с номинальным сопротивлением 1 кОм (секции соединены параллельно), R8 -СП2-За. Номинальные сопротивления резисторов R5 и R6 (примерно 200 Ом) некритичны, однако важно, чтобы они были одинаковыми (допустимое отклонение — не более 5 %).

Суммарное сопротивление резисторов R7 и R8 (600 Ом) выбрано исходя из возможных значений входных сопротивлений большинства антенн. Кварцевый резонатор ZQ1 — любой малогабаритный с собственной частотой (или третьей гармоники), соответствующей частоте одного из средних (15-25) каналов поддиапазона (сетки) «С» Си-Би.

При повторении прибора для работы на других диапазонах надо изменить все элементы, влияющие на его частотные характеристики (кварцевый резонатор, катушки и конденсаторы колебательных контуров). При налаживании прибора вращением подстроечника катушки L1 настраивают контур L1C1 на частоту кварцевого резонатора.

Далее устанавливают ВЧ напряжение на измерительном мосте. Для этого вместо последнего к конденсатору С6 подключают постоянный резистор сопротивлением 120… 130 Ом с рассеиваемой мощностью 0,5…1 Вт и, изменяя подстроечником индуктивность катушки L4, устанавливают на нем ВЧ напряжение 9… 10 В. В заключение удаляют резистор и восстанавливают соединение конденсатора С6 с мостом.

Рис.3.

Перед пользованием прибором движок переменного резистора R10 необходимо установить в положение, соответствующее минимальной чувствительности РА1 (по схеме нижнее), а переключатель SA1 — в положение «Отсчет». Затем к гнезду XS1 подключают источник питания (при этом должен загореться светодиод HL2)

, к гнезду XS2 — мультиметр в режиме измерения сопротивлений от 0 до 600 Ом, а к XW1 — согласуемую антенну с неизвестным входным сопротивлением RA.

Далее переключатель SA1 переводят в положение «Баланс» (загорается светодиод HL1) и изменением сопротивления введенных частей переменных резисторов R7 (грубо) и R8 (точно) добиваются минимума показаний микроамперметра РА1, одновременно повышая его чувствительность уменьшением сопротивления резистора R10.

Минимальное показание при максимальной чувствительности прибора соответствует точному балансу моста. После этого переключатель возвращают в положение «Отсчет» и по показанию омметра определяют суммарное сопротивление резисторов R7, R8. Закончив измерения, переводят движок резистора R10 в исходное положение и выключают питание.

Но, тем не менее значение сопротивления, полученное в результате измерений антенноскопом, близко к значению активной составляющей входного сопротивления антенно-фидерного тракта. Его можно использовать при настройки антенны для оценки степени согласования передатчика с антенно-фидерным трактом и для улучшения степени согласования.

Л. Никольский, Б. Татарко

Литература:

1. К. Ротхамель Антенны. Пер. с нем. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергия, 1979. МРБ, вып. 1998