Мостовой измеритель КСВ - Мои статьи - Каталог статей - Сайт радиолюбителей |
Суббота, 03.12.2016, 23:43



Приветствую Вас Заглянувший | RSS
[ Главная ] [ Каталог статей ] [ Регистрация ] [ Вход ]
Меню Сайта
   

Категории раздела
 
Мои статьи [58]
конструкции радиолюбителей, кв и укв антенны, кв усилители мощности,
 

НОВОСТИ
 
 
Наш Опрос
 
Какой трансивер вы предпочитаете?
1. Icom
2. Kenwood
3. Yaesu
4. Самодельный
5. Другой..
Всего ответов: 7
 

Статистика
 

Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0
 

Главная » Статьи » Мои статьи [ Добавить статью ]

Мостовой измеритель КСВ

В практике любительской радиосвя­зи для настройки и согласования антенн обычно применяют измерители коэффи­циента стоячей волны (КСВ-метры). Наи­большее распространение получили при­боры, выполненные на основе направ­ленных ответвителей мощности, кото­рые, помимо измерения КСВ, позволя­ют оперативно контролировать выход­ную мощность радиостанции. Однако для отладки антенны более подходят КСВ-метры мостового типа. Они просты и в изготовлении, и в калибровке и не тре­буют для работы мощного источника вы­сокочастотного напряжения. Последнее дает возможность измерять коэффици­ент стоячей волны антенно-фидерного тракта в широкой полосе частот (в том числе и вне любительских диапазонов). Иными словами, на любительской радио­станции целесообразно иметь два КСВ-метра: мостовой и с направленными от-ветвителями.

Мостовые измерители КСВ можно выполнить по любой из известных в низкочастотной технике измерительных схем. Изготовленные из самых обычных деталей такие приборы обеспечивают измерение КСВ на коротких волнах (т. е. до 30 МГц), а при соблюдении неко­торых особых требований к монтажу их верхнюю рабочую частоту можно довес­ти до 150 МГц. В радиолюбительской литературе есть описания мостовых из­мерителей КСВ, работающих и на более высоких частотах  (до 2 ГГц'). Для изго­товления последних уже нужны менее доступные компоненты - резисторы и конденсаторы для поверхностного мон­тажа, диоды Шоттки и т. д.

Принципиальная схема измерителя КСВ приведена на рисунке. Источник сигнала (генератор стандартных сигна­лов или передатчик с уменьшенной вы­ходной мощностью) подключают к разъ­ему XW1, а антенный фидер - к XW2. Входное сопротивление фидера вместе с резисторами R1-R3 образует мостовую схему. Сопротивление резистора R1 вы­бирают равным волновому сопротивле­нию коаксиального кабеля, через кото­рый питают антенну (50 или 75 Ом). Сопротивление резисторов R2 и R3 не критично. Важно лишь, чтобы оно было одинаковым у обоих резисторов - для радиолюбительской практики вполне приемлемым будет разброс их сопротив­лений до 5 %. Вольтметром на диоде VD1 контролируют напряжения на измери­тельном мосту, а на диоде VD2 - измеря­ют напряжение разбаланса моста.


Если в антенно-фидерном тракте КСВ равен единице, то входное сопро­тивление фидера чисто активное и со­ответствует его волновому сопротивле­нию. Мост сбалансирован, и ВЧ вольт­метр на диоде VD2 не зарегистрирует высокочастотного напряжения в диаго­нали моста. Если КСВ отличается от еди­ницы, то, измерив напряжение разбаланca моста, можно рассчитать коэффици­ент стоячей волны.

Для того чтобы свести к минимуму частотную зависимость погрешности из­мерения КСВ, при монтаже прибора надо соблюсти некоторые правила. Длина всех проводников, по которым протекают токи высокой частоты, должна быть минималь­ной, обеспечивая тем самым минималь­ное влияние паразитных индуктивностей. Резисторы и диоды надо устанавливать на расстоянии двух-трех диаметров их корпуса от металлических поверхностей, снижая тем самым влияние паразитных емкостей. Компоновать элементы моста надо так, чтобы паразитные связи между плечами моста и между его входом и выходом были минимальны.

До начала монтажа целесообразно также подобрать диоды VD1 и VD2 - они должны иметь близкие характеристики. Лучше всего это сделать, собрав на них два высокочастотных вольтметра - при различных уровнях ВЧ напряжения, по­ступающего на эти вольтметры, посто­янное напряжение на их выходе долж­но быть практически одинаковым.

Проверяют КСВ-метр в следующей последовательности. Движок переключа­теля SA1 переводят в нижнее по схеме положение, а нагрузку (фидер) отклю­чают. Регулировкой высокочастотного напряжения, поступающего на мост, ус­танавливают стрелку измерительного прибора РА1 на последнюю отметку шкалы. Затем переводят движок пере­ключателя SA1 в верхнее по схеме по­ложение - показания прибора РА1 при этом не должны измениться. Затем ана­логичную операцию проводят при зам­кнутом накоротко разъеме XW2 (скор­ректировав при необходимости посту­пающее на мост высокочастотное напря­жение). Если показания прибора РА1 в этих экспериментах заметно отличают­ся для верхнего по схеме положения движка

переключателя SA1, то это гово­рит о том, что разброс сопротивлений резисторов R2 и R3 большой и их надо подобрать заново.

Для проверки частотных свойств КСВ-метра надо нагрузить его резисто­ром, сопротивление которого раза в два (точное значение не существенно) отли­чается от сопротивления резистора R1. Как и в предыдущем случае, сначала устанавливают уровень сигнала на мос­ту, а затем записывают показания при­бора, когда движок переключателя SA1 находится в верхнем по схеме положе­нии. Аналогичную процедуру следует провести, по крайней мере, еще для гра­ничных частот полосы, в которой пред­полагается использовать КСВ-метр (на­пример, на 1,8 и на 30 МГц). Если есть расхождения в показаниях прибора на разных частотах, то это свидетельству­ет о неоптимальном его монтаже (т. е. наличии паразитных связей).

При измерении КСВ к разъему XW1 подключают фидер, переключатель SA1 устанавливают в нижнее по схеме поло­жение и регулируют входное напряже­ние так, чтобы стрелка прибора РА1 вста­ла на последнюю отметку шкалы. Затем переключатель переводят в верхнее по­ложение и считывают показания прибо­ра РА1 - некоторое значение 12. Опреде­лив коэффициент k = I2/Ilf где I, - пока­зание, соответствующее полному откло­нению стрелки (100 для прибора на 100 мкА и т. д.), КСВ рассчитывают по фор­муле: KCB = (l+k)/(l-k).

Помимо погрешностей, обусловлен­ных элементами и конструкцией (в част­ности, неточным подбором резисторов), есть еще и другие. Одна из них - нели­нейность вольтметра на полупроводни­ковом диоде. Приведенная выше фор­мула для расчета КСВ получена в пред­положении, что вольтметр на диоде VD2 линеен (нелинейность вольтметра на диоде VD1 непринципиальна). При ре­альных высокочастотных напряжениях, измеряемых вольтметром (примерно до 2 В), погрешность, обусловленная нели­нейностью вольтметра, может стать оп­ределяющей. Исключить эту погрешность можно калибровкой прибора, подключая в качестве нагрузки безындукционные резисторы R. КСВ при этом рассчитыва­ют либо по формуле: KCB = R1/R (если R1>R), либо KCB = R/R1 (если RKR), и наносят эти значения на шкалу прибо­ра.


Эту шкалу можно получить и рас­четным путем. Исследования простых ВЧ вольтметров, выполненных на германи­евых диодах серий Д2, Д9, Д18, Д20, Д310-Д312, ГД402, ГД507 и ГД508, показали, что некоторые характеристики подобных вольтметров очень близки друг к другу. Так, если в КСВ-метре используется микроамперметр с током полного откло­нения 50...200 мкА, а добавочные резис­торы (R4 и R5) такие, что вместе с при­бором РА1 образуют вольтметр посто­янного тока на напряжение 1...2 В (не критично), то показания ВЧ вольтметра I на упомянутых диодах будут связаны с амплитудой высокочастотного напряже­ния U простым соотношением: I«U1,25. Это и дает возможность не калибровать шкалу КСВ-метра по образцовым резис­торам, а получить ее расчетным путем.

Одна из внешних причин, приводя­щих к тому, что измеренное значение КСВ не будет соответствовать истинно­му, - наличие высокочастотных токов на внешней оболочке фидера. Это явление не такое уж редкое: фидер самого обыч­ного диполя, запитываемого не через симметрирующее устройство (а это ти­пичная ситуация), с высокой степенью вероятности имеет такие токи. Прове­рить их наличие и, самое главное, влия­ние можно двумя способами. Во-первых, если при включении между фидером и КСВ-метром дополнительного отрезка кабеля длиной от к/В до к/4 (той же марки, что и основной кабель) КСВ из­менится, то значит, такие токи есть и измерения недостоверны. Во-вторых, к КСВ-метру можно подключить времен­ный противовес длиной к/4, который раскладывают просто на полу. Если по­казания КСВ-метра не изменились, то все в порядке. Если изменились, то бли­же к истине значения КСВ, полученные с противовесом (он в какой-то степени снимает высокочастотное напряжение с корпуса КСВ-метра).


Эффективность выпрямления ВЧ напряжения зависит от типа использо­ванного в КСВ-метре диода. Для диодов серий Д2, Д9, Д310, Д312 частотная за­висимость показаний вольтметра начи­нает проявляться уже на частотах 2...5 МГц, а на частоте 30 МГц эффективность выпрямления падает примерно в два раза по сравнению с низкими частотами (око­ло 1 МГц). Заметно лучшие частотные характеристики имеют диоды Д18, Д20, Д311, ГД402 и ГД507 - у них частотная зависимость начинает проявляться на частотах 10...20 МГц. Наилучшими для КСВ-метра являются диоды ГД508: у выполненных на их основе ВЧ вольтмет­ров эффективность выпрямления оста­ется постоянной вплоть до частоты 30 МГц. С точки зрения эксплуатации КСВ-метра это не принципиально - просто для диодов Д2 и им подобным при рабо­те на более высоких частотах на мост придется подавать большее напряжение. Впрочем, это иногда может быть и су­щественным (например, не хватит напря­жения ГСС).

Заметим, кстати, что в КСВ-метрах нельзя использовать кремниевые диоды, так как они практически не выпрямляют ВЧ напряжения при амплитудах сигнала меньше 0,6...0,7 В. КСВ-метр с такими дио­дами будет заметно "улучшать" малые зна­чения коэффициента стоячей волны.

В этой конструкции можно исполь­зовать резисторы МЛТ и конденсаторы КМ. Высокочастотные разъемы могут быть любого типа, но, по крайней мере XW2 целесообразно установить такой же, что и на передатчике. Переключатель может быть любого типа. Для РА1 по­дойдут любые микроамперметры с то­ком полного отклонения 1п в пределах 50...200 мкА. Сопротивление добавочных резисторов R4 и R5 в килоомах рассчи­тывают по формуле: R4 = R5= 1000/1п.Конструктивное исполнение КСВ-метра определяется используемыми де­талями

 


 



Категория: Мои статьи | Добавил: импульс (21.01.2011)
Просмотров: 11105 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 1
0
1  
Не согласен с тем, что сопротивление R2 R3 некритично. Только при R2 = R3 = R1 = Rант = 75 мы получим входное сопротивленеи моста равным 75 омам. Иначе , при несогласованном входе, измерение согласованности антенны не имеет смысла.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма Входа
 
 

Поиск
 
 

Друзья Сайта
 
  • Радиолюбительская связь
  •  

    зеркало сайта   радиолюбительские сайты © 2016