Антенноскоп: Russian HamRadio — «Антенноскоп» — высокочастотный измерительный мост.

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.

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.

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 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 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).

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.

Генератор и усилитель питаются постоянным током от стабилизатора напряжения DA1. Внешний источник должен обеспечивать напряжение 12… 15В 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 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.

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 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.

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.

Л. Никольский, Б. Татарко

Литература:

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

Антенноскоп

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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *