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 15 июня мы снизили цены на популярные модели

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

Автомобильная антенна Optim Hustler 1c/100
Диапазон: CB (27 МГц)
Магнитное основание
Длина антенны: 150 см
1280 руб.
999 руб.
Автомобильная антенна MegaJet T3-27 N mag 125
Диапазон: CB (27 МГц)
Магнитное основание
Длина антенны: 60 см
2200 руб.
1850 руб.
Автомобильная рация Optim Apollo v 3.0
Диапазон: CB (27 МГц).
Мощность: 6 Вт.
Удобное управление
Не требует установки
6220 руб.
5450 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-850
Диапазон: CB (27 МГц)
320 (360) каналов
Мощность 18 Вт
Корейская сборка
6690 руб.
4400 руб.

 


ВходРегистрация