УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КСВ

April 9, 2015 by admin Комментировать »

А.Власенко UP3BD

Известно, что качество работы антенны во многом зависит от точности ее согласования с питающим фидером. Для определения такого согласования в любительских радиостанциях обычно измеряют коэффициент стоячей (КСВ) или бегущей (КБВ) волны. Многие радиолюбители используют измерители КСВ или КБВ, конструкции которых были опцсаны на страницах журнала «Радио» и в радиолюбительских справочниках. В этом случае оператору приходится сначала измерять величины «падающей» и «отраженной» волн, затем производить расчеты или использовать специальные таблицы для определения КСВ. Измеряя выходную мощность передатчика или определяя степень согласования фильтра с антенной, оператор вынужден заново калибровать измеритель КСВ по величине «падающей» волны. Все это создает определенные неудобства использования таких приборов.

Прибор, схема и конструкция которого описаны в данной статье, позволяет измерить сразу три параметра: выходную мощность передатчика в двух диапазонах от 0,5 до 20 Вт и от 5 до 200 Вт, величину потерь в фидере также в двух диапазонах от 0,1 до 4 Вт и от 1 до 40 Вт и КСВ от 1 до 5. Погрешность показаний прибора не превышает 5 % в диапазоне частот от 1 до 30 МГц.

Рис. I. Функциональная схема универсального измерителя КСВ

В состав прибора (рис. 1) входят направленный ответвитель и два калиброванных высокочастотных милливольтметра Al, А2. Милливольтметром А1 измеряют величину падающей, а А2 — отраженной волн. Милливольтметры состоят из трех согласованных аттенюаторов, двух широкополосных усилителей и двух стрелочных приборов РА1 и РА2. Аттенюатор 7 дБ в канале «падающей» волны слу-

Рис. 2. Конструкция шкалы милливольтметра жит для выравнивания напряжений на входах милливольтметров. Отключаемые аттенюаторы 10 дБ в обоих каналах предназначены для переключения чувствительности прибора. Это дает возможность проводить измерения в двух диапазонах. Диапазоны измерения переключают с помощью реле К/ — К4. Отличительная особенность милливольтметров — конструктивное объединение стрелочных приборов РА1 и РА2 в один блок (рис. 2). Один прибор показывает выходную мощность передатчика, второй — величину потерь в фидере, а точка пересечения стрелок этих приборов указывает на численное значение КСВ. Таким образом, оператор может наблюдать сразу три параметра, необходимые при настройке антенны и работе в эфире, не производя никаких калибровок и переключений.

Конструкция направленного ответвителя описана в [1]. Принципиальная схема милливольт

метра показана на рис. 3. На резисторах Rl, R2, R3 собран аттенюатор с затуханием 7 дБ, а на резисторах R4, R5, R6 и R14, R15, R16 собраны аттенюаторы с ослаблением 10 дБ каждый (в скобках указаны значения резисторов для фидерных линий 75 Ом). Резисторы R7 и R17 являются нагрузочными для звеньев аттенюаторов. Широкополосный усилитель канала «падающей» волны собран на транзисторе VT1. На транзисторе VT2 собран усилитель «отраженной» волны. Элементы R12, СЗ, С5 и R22, С9, СЮ являются частотно-корректирующими. ВЧ детекторы собраны по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 и VD3, VD4.

Транзисторы КТ316А можно заменить на КТ316, КТ312, КТ342, КТ3102 с любыми буквенными индексами. Диоды VD1 — VD4 можно заменить на диоды Д311. Резисторы R1 — R7 и R14 — R17 следует подобрать с отклонением от указанных номиналов не более чем на 1 %. Лучше всего здесь использовать резисторы типа С2-10, но можно и МЛТ. Остальные резисторы МЛТ. Подстроечные резисторы R13, R23 — СП4-1 или любые другие, подходящих размеров и номинала. Конденсаторы — КМ. Реле Р1 — Р4 — РЭС-55А (паспорт РС4.569.602П2) или подобные им.

В качестве микроамперметров ΡΑΙ, РА2 установлены гальванометры М265. Расстояние между «осями» гальванометров в авторском варианте прибора составляет 50 мм. Вместо приборов М265 можно использовать приборы других типов с током полного отклонения 50…200 мкА. Однако предпочтение следует отдать приборам с длинными стрелками и небольшими магнитными системами. Оба гальванометра прикреплены к дюралюминиевой пластине, имеющей форму и размеры шкалы. Гальванометр РА2 следует доработать — установить «нуль» с правой стороны шкалы. Для этого необходимо ослабить узлы крепления растяжки рамки или спиральных пружин (в зависимости от конструкции гальванометра). Поворачивая эти узлы вокруг своих осей, надо перевести стрелку гальванометра вправо. Эту операцию выполняют с предельной осторожностью, чтобы не повредить прибор. Затем собранный индикаторный узел устанавливают в корпус. Конструкция и размеры корпуса индикаторного узла могут быть самыми разнообразными, но такими, чтобы внутрь не попадала пыль.

Милливольтметры А1 и А2 собраны на общей плате. Монтаж может быть как печатный, так и объемный. Между блоками ΑΙ и А2 следует установить экранирующую перегородку из тонкой латуни. Плату с этими блоками помещают в корпус, спаянный из пластин латуни или фольгированного сте кл оте кстол и та.

Для настройки и градуировки прибора потребуется генератор стандартных сигналов Г4-18А или ему подобный и осциллограф с полосой пропускания не менее 5 МГц. Настройку начинают с установки режимов транзисторов VTl, VT2. Для этого отключают конденсатор С4 от коллектора транзистора VT1 и конденсатор С/ от резистора R7. С выхода генератора стандартных сигналов при помощи согласованного с нагрузкой (75 Ом) кабеля сигнал с частотой около 2 МГц подают на базу транзистора VT1 через конденсатор С1. Осциллографом контролируют форму сигнала на коллекторе транзистора VT1. Изменяя напряжение на выходе генератора и подбором номинала резистора R8, добиваются симметричного ограничения сигнала на коллекторе транзистора VTL Затем вновь подключают конденсатор С4. Уменьшают напряжение на выходе генератора стандартных сигналов в два раза относительно уровня, с которого начинается ограничение сигнала на коллекторе транзистора VTI.

Изменяя частоту генератора стандартных сигналов от 1 до 30 МГц, снимают АЧХ усилителя, контролируя показания микроамперметра ΡΑΙ. Подбором номинала элементов R12 и С5 добиваются минимальной неравномерности АЧХ усилителя. Аналогичным образом настраивают второй усилитель на транзисторе VT2. Далее приступают к градуировке шкал.

Таблица I

Вт

и, мВ

Р„тР· Вт

U, мВ

20

141

4

14,1

15

122,2

3

12,2

10

99,5

2

10

9

94,6

1,5

8,6

8

89,2

1

7

7

83,4

0,9

6,7

6

77,2

0,8

6,3

5

70,5

0,7

5,9

4

63

0,6

5,4

3

54,4

0,5

5

2

44,6

0,4

4,4

1

31,2

0,3

3,8

0,5

22,3

0,2

3,1

0,1

2,2

Таблица 2

р|,.д· Вт

и. мВ

Рогр- Вт

и, мВ

20

172,8

4

17,3

15

149,6

3

15

10

122,3

2

12,2

9

115,6

1,5

10,6

8

109,4

1

8,6

7

102,2

0,9

8,2

6

94,6

0,8

7,6

5

86,1

0,7

7,2

4

77,3

0,6

6,7

3

66,9

0,5

6,1

2

54,4

0,4

5,4

1

38,4

0,3

4,7

0,5

27,2

0,2

3,8

0,1

2,7

Сначала градуируют шкалу Рпад. Для этого на вход усилителя на транзисторе VTI подают сигнал с генератора стандартных сигналов так, как было описано раньше. Пользуясь табл. 1, если прибор предназначен для фидерных линий 50 Ом, или табл. 2, для фидерных линий 75 Ом, производят градуировку шкалы. В таблицах указано взаимное соответствие исходного напряжения и мощности. Установив на выходе генератора стандартных сигналов напряжение, соответствующее 20 Вт (см. табл. 1, 2), подстроечным потенциометром R13 устанавливают стрелку прибора РА1 на последнее деление шкалы, соответствующее максимальной мощности. Затем на выходе генератора стандартных сигналов устанавливают напряжение, соответствующее мощности 15 Вт, 10 Вт, 9 Вт и т. д. На шкале делают при этом соответствующие отметки. Таким образом градуируют всю шкалу Рпад. Градуировку шкалы Ротр производят аналогичным способом.

Для градуировки шкалы КСВ прибор подключают к ГСС по схеме, показанной на рис. 4. Пользуясь табл. 3, градуируют шкалу КСВ. Например, изменяя напряжение на выходе генератора стандартных сигналов и положение движков потенциометров Rl, R2 (рис. 4), устанавливают показание прибора 12 Вт — по шкале Рпал и 0,1 Вт — по шкале Р , что соответствует КСВ 1,2. Под точкой пересечения стрелок делают отметку. Затем, не изменяя положения движков потенциометров Rl, R2 (рис. 4), изменяют напряжение на выходе генератора стандартных сигналов. Точка пересечения стрелок сместится. На шкалу наносят новую отметку пересечения стрелок.

Таблица 3

КСВ

Р,,ад· Вт

Ρ,,τρ· Вт

U5

20

0,1

1,2

12

0,1

1,3

6

0,1

1,4

4,5

0,1

1,5

2,5

0,1

1,6

1,7

1

1,7

15

1

1,8

12

1

1,9

10

1

2

8

1

2,5

5,5

1

3

4

1

4

2,8

1

Таким образом на шкалу наносят несколько отметок, соответствующих одному значению КСВ. Затем эти отметки соединяют между собой линией. После этого устанавливают другие значения Рпа и Р , соответствующие другим значениям К^В, и проделывают те же операции.

Следует отметить, что линии, соответствующие малым величинам КСВ, будут искривлены. Это вызвано нелинейными свойствами диодов VD1, VD2 и VD3, VD4 при малых напряжениях.

После градуировки шкалы отсоединенные ранее концы элементов впаивают на свои места. Подключают направленный ответвитель, и прибор готов к работе.

Если прибор будет использоваться на фидерных линиях с волновым сопротивлением 75 Ом, то в направленном ответвителе [1] необходимо установить резисторы следующих номиналов:    RI —

7,5 кОм, R2 — 75 Ом, R3 — 0,75 Ом.

Литература

I. Куриный Ю., Пильский В. Коаксиальный направленный ответвитель.— Радио, 1982, № 9, с. 17.

Лучшие конструкции 31-й и 32-й выставок творчества радиолюбителей /Сост. В. М. Бондаренко.— М.: ДОСААФ, 1989,— 112 с., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты