Направленный ответвитель для измерения и настройки антенн

Новости

Бюллетень Си-Би №7 Июль 1996 г

Автор Владислав "Ребус" (3А13277)

У пользователей Си-Би диапазона наибольшей популярностью пользуется нехитрый измерительный прибор - измеритель КСВ и мощности, различные модификации которого широко представлены на рынке. Все варианты недорогих измерителей выполнены по одной схеме: это направленный ответвитель на печатной плате, к выходам которого подключены детекторы, измеряющие амплитуду падающей и отраженной волн в линии передачи. Поскольку габариты четвертьволнового направленного ответвителя диапазона 27 МГц очень велики, все фирмы-изготовители, стараясь уменьшить размеры приборов, используют сильно укороченные ответвители. Ответвители на связанных линиях с длиной области связи менее l¤8 имеют сильную зависимость коэффициента связи от частоты и, что наиболее существенно, невысокую направленность. Это приводит к тому, что приборы этого типа не позволяют получать достоверных результатов измерения, хотя для настройки антенн на минимум КСВ вполне пригодны. Второй особенностью приборов этого типа является то, что измерение мощности с погрешностью не более 20% ими можно производить только при хорошо согласованном тракте (КСВ£ 1,2). При больших значения КСВ погрешность измерения мощности становится недопустимо большой.

Все вышеизложенное показывает, что эти простейшие приборы совершенно справедливо получили у пользователей определение "показометров".

При настройке антенн с использованием таких приборов приходится снимать частотную характеристику ее КСВ "по точкам", многократно перестраивая станцию по "сеткам" и калибруя в каждой точке КСВ-метр по уровню падающей волны. Это долго и трудоемко, но, самое главное, при подстройке нет возможности наблюдать изменения всей характеристики одновременно.

Гораздо быстрее и удобнее производить настройку антенн, наблюдая их характеристики с помощью измерителей частотных характеристик (ИЧХ), имеющихся у многих "продвинутых" пользователей Си-Би. Но как ими воспользоваться для измерения частотной характеристики КСВ?

Для этого потребуется простое дополнительное устройство - направленный ответвитель, который превратит ИЧХ в панорамный измеритель КСВ. Схема измерения КСВ антенны в полосе частот приведена на рис.1. Антенна на рис.1 обозначена как исследуемая нагрузка Rx.

Сигнал с выхода генератора качающейся частоты подается через направленный ответвитель (НО) на измеряемый тракт Rx (например, кабель, идущий к антенне). Детекторная головка с входным сопротивлением 50 Ом подключается сначала к выходу 2 ответвителя (амплитуда падающей волны), а к выходу 4 ответвителя подключается нагрузка 50 Ом. По величине этого напряжения ИЧХ калибруется по амплитуде на всю шкалу. Затем детекторная головка и нагрузка меняются местами (нагрузка к выходу 2, а головка - к выходу 4, как показано на рисунке). (Калибровка может быть выполнена и без переключения детекторной головки между выходами ответвителя. При этом она может быть постоянно подключена к выходу 4, а к выход 2 постоянно нагружен на 50 Ом. Для калибровки ИЧХ вместо измеряемой нагрузки на входе 3 создается режим короткого замыкания (с помощью короткой перемычки, пинцет для этого не пригоден) и ИЧХ калибруется на всю шкалу.) Выход 4 дает напряжение волны, отраженной от измеряемого тракта, поэтому на экране ИЧХ мы увидим частотную характеристику его КСВ. Минимум наблюдаемой кривой соответствует резонансной частоте антенны. Если экран ИЧХ предварительно проградуировать в величинах КСВ с помощью калибровочных резисторов (КСВ=1,5 при нагрузке 75 Ом, КСВ=2 при 100 Ом, КСВ=3 при 150 Ом), то можно сразу измерить КСВ антенны с фидером во всей полосе качания частоты. Типичная характеристика антенны, наблюдаемая со входа длинного кабеля, приведена на рис.2.

Итак, нам необходим направленный ответвитель с сопротивлением входов, равным 50 Ом, величиной переходного ослабления порядка 10 дБ (при большем ослаблении может недоставать чувствительности индикатора ИЧХ) и направленностью не менее 30 дБ. Все эти параметры без труда могут быть получены при использовании мостовых схем с неравным делением на широкополосных трансформаторах с ферритовыми сердечниками. Из существующего набора подобных схем, описанных в [1,2], предлагаем наиболее удобную для реализации (рис.3).

Величина переходного ослабления и ослабления "на проход" в таком направленном ответвителе определяется только коэффициентом трансформации n (n=w2/w1, где w1 и w2 - числа витков первичной и вторичной обмоток соответственно) используемых трансформаторов.

Для выбора нужного коэффициента трансформации можно воспользоваться следующей таблицей.

n

3

10

30

100

Переходное ослабление

9,5 дБ

20 дБ

29,5 дБ

 40 дБ

Ослабление на "проход"

0,5 дБ

0,04 дБ

0 дБ

0 дБ

Число витков первичной обмотки рекомендуется выбирать равным 2-3 для ответвителя с переходным ослаблением 9,5 дБ и 1 для всех остальных. За один виток на кольцевом сердечнике считается провод, продетый в отверстие сердечника.

Если ответвитель выполнен на печатной плате с короткими проводниками между трансформаторами и разъемами, и выводы обмоток трансформаторов имеют минимальную длину, полоса его рабочих частот существенно превышает Си-Би диапазон и все нужные характеристики получаются автоматически.

Для использования совместно с ИЧХ типа Х1-47 ответвитель был выполнен на сердечниках К7х4х2 из феррита марки 1500НМ. Первичная обмотка - 2 витка провода диаметром 0,35, вторичная - 6 витков провода диаметром 0,15. Размер печатной платы - не больше почтовой марки. При правильном монтаже ответвитель начинает работать сразу, не требуя какой-либо настройки. Обратите внимание на то, что для его нормальной работы выходы 2 и 4 должны быть нагружены на сопротивления 50 Ом. Если в комплекте ИЧХ нет детекторной головки с входным сопротивлением 50 Ом, ее придется изготовить самому, например, по схеме рис.4.

Если вы предполагаете использовать ответвитель для измерения КСВ с помощью стрелочного прибора при запитке его от станции, мощность которой лежит в пределах 4-10 Вт, используйте сердечники несколько большего размера (или 2 сердечника сложенных вместе) из материала 50ВЧ, а коэффициент n примите равным 30 (первичная обмотка - один виток, вторичная - 30 витков). Провод для первичной обмотки - диаметром 0,5-0,7, для вторичной - 0,1- 0,15. В этом варианте использования на выходы 2 и 4 ответвителя подключаются одинаковые детекторы по схеме рис.4, с которых ток подается на стрелочный индикатор по традиционной схеме рис.5.

Литература

1. Стеченко В.М. Широкополосные направленные ответвители для диапазона радиочастот. Вестник Киевского политехнического института, сер. Радиотехника, 1982, №19, с.86-88.

2. Стеченко В.М. Анализ направленного ответвителя на магнитосвязанных линиях. Вестник Киевского политехнического института, сер. Радиотехника и электроакустика, 1979, №16.

Бюллетень Си-Би №9 Сентябрь 1996 г

Автор Владислав "Ребус" (3А13277)

Еще раз о направленном ответвителе

В ранее опубликованной статье предлагалось для применения в измерителе КСВ со стрелочным индикатором использовать трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:30, т.е. с переходным ослаблением 30 дБ. Эксперимент показал, что более универсальным оказался ответвитель с ослаблением 23 дБ. Ответвитель выполнялся по той же схеме на одном сердечнике размера 16х9х7 мм с двумя отверстиями диаметром 5 мм из материала 50ВЧ. Первичная обмотка - 1 виток провода ПЭЛ-0,7, вторичная - 12 витков провода ПЭЛ-0,3, равномерно распределенных по боковой поверхности сердечника. Никаких мер по балансировке ответвителя не принималось.

Ответвитель проверялся в полосе частот от 5 до 100 МГц. Результаты измерений сведены в таблицу.

Обратное затухание и КСВ на верхних частотах можно легко увеличить до 40 дБ, и 1,1 соответственно, если подобрать балансирующие емкости на выходах. Если требуется увеличить обратное затухание на нижних частотах, трансформаторы нужно выполнять на отдельных сердечниках. Как видно из таблицы, ответвитель имеет достаточно широкую полосу частот. В диапазоне 26-28 МГц ответвитель частотной неравномерности не имеет.

Частота, МГц

5

27

50

100

КСВ прямого канала

1,3

1,15

1,16

1,23

Прямые потери, дБ

<0,1

<0,1

<0,1

<0,1

Переходное ослабление, дБ

23,3

22,7

22,5

21,3

Обратное затухание, дБ

35,6

40,9

38,0

33,0

Через ответвитель пропускали мощность 200 Вт в течение 5 минут, нагрева сердечников замечено не было.



До 22 октября мы снизили цены на популярные модели

Количество товара по акции ограничено, наличие товара указано на сайте.

Автомобильная антенна MegaJet Omega Mag 90
Диапазон CB
Магнитное основание
Длина антенны 90 см.
2300 руб.
1580 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-150
Диапазон CB 27 Мгц,
225 каналов.
Мощность 4 Вт.
Нули-пятёрки.
4100 руб.
3600 руб.
Автомобильная антенна Optim Hustler 1c/100
Диапазон: CB (27 МГц)
Магнитное основание
Длина антенны: 150 см
1280 руб.
999 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-850
Диапазон: CB (27 МГц)
320 (360) каналов
Мощность 18 Вт
Корейская сборка
6690 руб.
4300 руб.

 


ВходРегистрация