Анализатор MFJ 259

Новости

Новогодняя распродажа!!!
Только до 24 декабря!!!
Специальные новогодние цены
на автомобильные рации и антенны

Бюллетень Си-Би №11 Ноябрь 1996 г

Автор Б.Б. Соколов ("Торбинс")

В продаже появился новый прибор - анализатор MFJ 259. Анализатор объединяет четыре различных прибора, которые могут функционировать как независимо друг от друга, так и в различных сочетаниях, создавая многофункциональный измерительный комплекс, способный решать практически любую задачу, связанную с настройкой антенно-фидерных систем самых различных типов. В состав анализатора входят широкополосный генератор (диапазон частот 1,8 - 170 МГц), частотомер с ЖКИ индикатором (диапазон частот от единиц герц до 200 МГц), 50-омный высокочастотный мост, калиброванный мостовой небалансный индикатор. Прибор обеспечивает анализ и регулировку антенн, антенных тюнеров, усилителей, коаксиальных и симметричных линий, антенно-согласующих устройств, передатчиков, генераторов, проверку дросселей и симметрирующих устройств. Обеспечивается измерение КСВ (коэффициента стоячей волны), частоты, резонансной частоты, ширины полосы пропускания и эффективности антенны, коэффициента укорочения, потерь, импеданса, а также величин емкости и индуктивности.

Прибор потребляет 200 мА при напряжении питания 8-18 В и позволяет использовать алкалиновые батареи, никель-кадмиевые аккумуляторы, внешний сетевой адаптер. Использование 9-вольтовых батарей типа “Крона” недопустимо. При пониженном уровне напряжения питания (7 В и менее), в показаниях прибора возникает дополнительная погрешность. Признаком подобной ситуации является соответствующая индикация на ЖКИ.

Измерение коэффициента стоячей волны (КСВ)

КСВ представляет собой отношение сопротивления нагрузки (например, антенно-фидерной системы) к сопротивлению источника сигнала (например, радиостанции). В связи с тем, что большая часть аппаратуры. используемой в радиосвязи, имеет сопротивление 50 Ом, анализатор обеспечивает измерение КСВ по отношению именно к этой величине. Это означает, что при подключении к антенному разъему прибора нагрузки номиналом 150 Ом показания прибора составят: КСВ = 3,0.

Активной нагрузке величиной 50 Ом соответствует КСВ = 1,0. Распространенное мнение о том. что активная нагрузка величиной 25 Ом в сочетании с реактивной нагрузкой той же величины также обеспечивает КСВ = 1,0, абсолютно не соответствует действительности. Анализатор в этом случае покажет КСВ = 2,6 и никакие “смеси” активного и реактивного сопротивлений не введут его в заблуждение. Следует отметить еще одно существенное обстоятельство. Длина кабеля, подключенного к антенне, не влияет на величину КСВ, при небольших потерях в линии. По мере увеличения потерь в показаниях КСВ возникает систематическая погрешность (в сторону занижения измеряемой величины). Необходимо учитывать, что, если изменение длины кабеля оказывает влияние на КСВ, то либо в линии велики потери, либо сопротивление линии не равно 50 Ом, либо внутренняя мостовая измерительная схема не настроена на режим 50 Ом, либо кабель является активным элементом антенны, излучающим высокочастотный сигнал. Последняя ситуация характерна, в частности, для автомобильных антенн на магнитной подошве (ML 145, VALOR 542, HUSTLER IC 100 и любые другие) и универсальных балконных антенн (STORM 27,...).

Измерение сопротивления

Анализатор обеспечивает измерение сопротивления с погрешностью около 10% от среднего значения шкалы прибора.

Прибор не обеспечивает точных измерений на реактивной нагрузке. Например, если антенна имеет резонанс на частоте 7,1 МГц, то измерение  сопротивления на частоте 7,3 МГц будет сопровождаться дополнительной погрешностью.  Для получения необходимой точности измерению сопротивления должна предшествовать подстройка регулятора TUNE, обеспечивающая минимальные показания КСВ. В этом положении реактивное сопротивление минимально и измерения активного сопротивления антенно-фидерной системы наиболее точны.

При достаточно больших значениях КСВ индикация на шкале относительного сопротивления величины 50 Ом свидетельствует о том, что нагрузка, скорее всего, является реактивной. Аналогичным образом, если показания на шкале относительного сопротивления расходятся с показаниями на шкале КСВ, то это признак реактивности нагрузки. Так, например, если показания на шкале относительного сопротивления составляют 25 Ом (чему должен соответствовать КСВ = 2,0), а показания на шкале КСВ превышают 2,0, то нагрузка реактивна. Аналогичная ситуация возникает при индикации КСВ = 1,0 в сочетании с индикацией сопротивления, отличного от 50 Ом.

Корректно измеренному значению КСВ = 1,0 соответствуют показания на шкале относительного сопротивления 50 Ом, что достигается тогда и только тогда, когда нагрузка (например, антенна) имеет чисто активное сопротивление, равное 50 Ом.

Измерение частоты

Частотомер, входящий в состав анализатора MFJ 259, имеет рабочий диапазон от нескольких герц до 200 МГц. Чувствительность прибора на частотах, превышающих 1 МГц, составляет 600 мВ. На более низких частотах прибор воспринимает прямоугольные входные сигналы. соответствующие уровням ТТЛ (5 В). Точность измерений при комнатной температуре составляет 10-6.

Следует иметь в виду, что КМОП-элементная база прибора требует ограничения входного сигнала уровне, не превышающим 5 В. Подача входных сигналов при отключенном питании категорически запрещается. Период измерений частотомера может быть установлен по выбору: 0,01 с, 0,1 с, 1,0 с, 10 с. Входной сигнал частотомера подключают к BNC разъему с надписью "Frequency counter input".

Измерение сопротивления антенны в точке питания

Прибор позволяет получить приблизительную оценку сопротивления низкоомных (0 - 500 Ом) КВ и УКВ антенн. Измерение осуществляют следующим образом:

1. Подключают прибор к входным контактам нагрузки (например, антенны). Если нагрузка несимметрична, необходимо удостовериться, что “земля” нагрузки подключена к корпусу разъема SO-239 (антенного разъема прибора). При симметричной нагрузке может оказаться необходимым автономное питание прибора для того, чтобы обеспечить гальваническую развязку между корпусом прибора и “землей”.

2. Устанавливают требуемый диапазон частот.

3. Вращая регулятор TUNE, добиваются минимальных показаний на шкале КСВ.

4. Снимают показания на шкале сопротивления.

5. Сопоставляют показания на обеих шкалах прибора. Показания КСВ должны приблизительно соответствовать относительной величине сопротивления (по отношению к 50 Ом).

Проверка и настройка шлейфов и длинных линий

Анализатор MFJ 259 позволяет определить необходимую длину полу- и четвертьволновых шлейфов и длинных линий с использованием 50-омного графитового сопротивления. Точные измерения могут быть выполнены как для коаксиальных, так и для двухпроводных линий, сопротивление которых может отличаться от 50 Ом.

Проверяемый шлейф, центральная жила которого последовательно соединена с 50-омным безиндукционным сопротивлением, подключают к центральному контакту антенного разъема (PL 259). Экран шлейфа подключают к корпусу разъема. При анализе двухпроводных линий резистор номиналом 50 Ом включают последовательно между корпусом разъема PL 259 и одним из проводников. Другой проводник симметричной линии подключают непосредственно к центральному контакту разъема.

Коаксиальный кабель может быть уложен на полу в виде колец или зигзагов, тогда как двухпроводная линия должна быть натянута по прямой, пролегающей в нескольких метрах от пола и металлических предметов. На дальнем (от прибора) конце линии должно быть обеспечено либо короткое замыкание (при длине, кратной полуволне), либо обрыв (при длине, кратной нечетному числу четвертей волны).

После описанных подготовительных операций разъем PL 259 с подключенной линией подключают к измерительному прибору и выполняют настройку линий в соответствии со следующей процедурой:

1. Определяют требуемую частоту и теоретическую длину линии или шлейфа.

2. Подрезают шлейф, сохраняя небольшую избыточность длины.

3. Определяют частоту, на которой наблюдается наименьшее значение КСВ. Она должна быть несколько меньше требуемой частоты.

4. Делят измеренную частоту на требуемую частоту, определяя таким образом поправочный коэффициент.

5. Умножают поправочный коэффициент на имеющуюся длину шлейфа. Полученный результат соответствует требуемой длине шлейфа.

6. Подрезают шлейф до требуемой длины и убеждаются с помощью прибора в том, что минимальному КСВ соответствует требуемая частота.

Определение коэффициента укорочения длинных линий

Анализатор обеспечивает точное измерение коэффициента укорочения линий, обладающих произвольным сопротивлением. Измерения осуществляют следующим образом:

1. Отсоединяют оба конца линии и измеряют ее физическую длину в метрах.

2. Выполняют подготовительные операции, требуемые при настройке четвертьволновых шлейфов.

3. Находят наименьшую из частот (во всех диапазонах), на которой наблюдается наименьшее значение КСВ. Локальный минимум в показаниях прибора наблюдается несколько ниже частоты, на которой наблюдается четвертьволновый резонанс.

4. Считывают частоту на дисплее частотомера. Это частота четвертьволнового резонанса анализируемой линии. Следует иметь в виду, что локальные минимумы КСВ наблюдаются при всех длинах, нечетно кратных четверти длины волны (например, на линии длиной 27*0,305 м резонанс наблюдается на частоте 7,3 МГц).

5. Разделив 246*0,305 на измеренную частоту резонанса, определяют четверть длины волны в вакууме.

6. Делят длину четверти волны в вакууме на физически измеренную длину линии. Результатом деления является коэффициент укорочения.

Сопротивление длинных линий

Сопротивление длинных линий в диапазоне значений от 15 до 150 Ом может быть измерено с помощью анализатора MFJ 259, 250-омного потенциометра и омметра. Для анализа линий с более высоким сопротивлением может быть использован потенциометр с более высоким номиналом в сочетании с широкополосным трансформатором, преобразующим сопротивление линии в величину, близкую к 50 Ом.

Основные этапы измерений:

1. Измеряют частоту четвертьволнового резонанса.

2. Подключают к удаленному концу линии безиндукционный потенциометр номиналом 250 Ом.

3. Подключают линию к антенному разъему анализатора MFJ 259 и устанавливают частоту четвертьволнового резонанса.

4. Контролируют величину КСВ, вращая регулятор настройки частоты TUNE.

5. Вращая потенциометр, определяют положение, в котором вращение оказывает минимальное воздействие на величину КСВ (сама величина КСВ не играет роли). Установленное на потенциометре значение достаточно близко соответствует сопротивлению линии.

Оценка потерь в линиях

Анализатор MFJ 259 позволяет измерить потери от 3 до 10 дБ в линиях с сопротивлением 50 Ом. Существует простой способ определения потерь на известной частоте и последующей оценки потерь на более низкой частоте.

Для измерения величины потерь выполняют следующие операции:

1. Подключают линию к антенному разъему анализатора MFJ 259.

2. Удаленный конец линии закорачивают или оставляют разомкнутым.

3. Устанавливают требуемую частоту и считывают показания КСВ.

4. Значениям КСВ из красного сектора шкалы соответствуют потери не превышающие 3 дБ. Увеличивая частоту, устанавливают КСВ = 3 , величина потерь при этом составляет 3 дБ.

5. Значениям КСВ из черного сектора шкалы соответствуют потери, определяемые следующей таблицей:

КСВ

Потери, дБ

3,0

3,0

2,5

3,6

2,0

4,7

1,7

5,8

1,5

6,9

1,2

10,3

Далее, при необходимости оценить потери на удвоенной частоте, измеренную величину потерь умножают на поправочный коэффициент, равный 1,4 , а на вдвое меньшей частоте - на коэффициент 0,7.

Описанный метод оценки потерь обеспечивает приемлемую точность при условии достаточно равномерного распределения потерь вдоль длины линии (при отсутствии их выраженной концентрации в каких-то определенных зонах, вызванных, например, повреждениями оплетки или экрана).

В качестве примера может быть рассмотрен коаксиальный кабель длиной 10-20 метров, передающий сигналы на частоте 28 МГц (поддиапазон Е международной таблицы частот). На этой частоте стрелка прибора находится в красном секторе шкалы, указывая на то, что потери не превышают 3 дБ. Увеличивая частоту, необходимо переместить стрелку, обеспечив индикацию КСВ = 3,0. В зависимости от физической длины кабеля это может произойти, например, на частоте 60 МГц. В соответствии с приведенной выше таблицей определяют потери, которые составляют около 3 дБ на 60 Мгц. Чтобы определить потери на 28 МГц, следует умножить измеренные потери на поправочный коэффициент 0,7, что дает итоговую величину потерь порядка 2 дБ.

В целом ряде случаев такая расчетно-экспериметальная оценка потерь оказывается весьма полезной. Дело в том, что отечественные изготовители кабеля при его продаже в лучшем случае могут сообщить его марку и ссылку на соответствующий ГОСТ. Импортный кабель обычно обозначен достаточно общей маркировкой (например, RG 213), в пределах которой различные изготовители выпускают различные по конструкции модели (например, по материалу и плотности экрана, по количеству проводников центральной жилы и т.п.). Эти различия, несущественные для линий длиной 10-20 метров, могут оказаться принципиально важными, если длина кабеля до антенны превышает сотню метров.

Вряд ли стоит доказывать пользу проверки кабеля, приобретаемого по неофициальным каналам (вроде всемирно известного Митинского радиорынка). В таких случаях кабель, как правило, имеет приблизительную маркировку (если имеет вообще) и, кроме того, в виду несоблюдения требуемых условий хранения (например, по влагозащищенности) может оказаться абсолютно непригодным. Право, при нынешних ценах на кабель и трудозатратах по монтажу базовых антенн, такая овчинка (проверка величины потерь в кабеле) стоит выделки.




ВходРегистрация