Автоматичні показання при вимірюванні КСВ
Прості вимірювачі КСВ при перевірці узгодження антен з передавачами необхідно встановлювати (калібрувати) при кожному новому вимірі. (Згадаймо, як це робиться: КСВ-метр включається в розрив антеною ланцюга, перемикається на вимір прямої (падаючої) хвилі, за допомогою регулювального потенціометра стрілка вимірювача встановлюється на кінцеве поділ шкали, потім, КСВ-метр перемикається на вимір відображеної (зворотної) хвилі , показання приладу зчитуються за окремою шкалою КСВ або вираховуються зі співвідношення прямої та відбитої хвилі за відомою формулою - UA9LAQ). Описується тут пристрій дозволяє проводити вимірювання КСВ без попередньої установки (перед кожним новим виміром) значення прямої хвилі і може служити доповненням до вже наявних традиційним. КСВ-метрам.
КСВ-метр зазвичай будується за схемою наведеної на Рис. 1. Головною складовою частиною його є так званий спрямований відгалужувач. Одна його частина (ланцюг) реагує тільки на пряме проходження РЧ струму до антени (падаюча хвиля) - Uпр, інша - тільки на зворотне (відбите) - Uобр. Значення останнього тим вище, чим більше неузгодженість між передавачем і навантаженням (антенним фідером, антеною). Зі співвідношення напруг прямої та зворотної хвилі можна вивести коефіцієнт стоячих хвиль (КСВ):
Uпр + Uобр / Uпр - Uобр
При вимірі потрібно спочатку за допомогою здвоєного потенціометра Р встановити відхилення стрілки приладу КСВ-метра I1 на повну шкалу (вимір прямої хвилі). Так як потенціометр Р працює в ланцюгах обох приладів, то стрілка вимірювального приладу КСВ-метра I2 відхилиться на певний кут, вказуючи на співвідношення напруг Uобр. Uпр або величини відхилення стрілки приладу I2 до величини повного відхилення стрілки приладу I1. Якщо, наприклад, КСВ = 3, то відхилення стрілки приладу I2 складе половину шкали приладу I1. При відповідній градуировке значення КСВ можна зчитувати безпосередньо зі шкали вимірювального приладу I2.
Звичайно ж калібрування КСВ-метра не повинна порушуватися, тому її потрібно проводити перед кожним виміром (шляхом встановлення стрілки приладу I1 на кінцеве поділ шкали). Чи зміниться КСВ або вихідна потужність передавача і положення движка потенціометра Р, в більшості випадків, доведеться підбирати заново. При будівництві антен, їх узгодженні з передавачами або при роботі зі змінною їх вихідною потужністю, робота з такими КСВ-метрами стає стомлюючої. Постійна (додам: і правильна - UA9LAQ) індикація КСВ була б краще.
У цій справі може допомогти спеціальний вимірювач з перехресними двома стрілками, на загальній шкалі якого показуються значення прямої та зворотної хвилі. У точці перетину обох стрілок на спеціальній шкалі можна прочитати отримане співвідношення (КСВ). Всю красу приладу псує його значна ціна. Більш дешеве рішення описано нижче, їм можна дооснастити, вже наявні у Вас, - звичайні КСВ-метри.
Автоматичні свідчення КСВ
Автоматичні свідчення КСВ покликані звільнити Вас від тієї роботи, яку Ви здійснюєте перед кожним вимірюванням КСВ - установки стрілки приладу на кінцеве поділ шкали в режимі вимірювання прямої хвилі, шляхом електронної установки "положення движка" потенціометра Р.
Мал. 2. Блок схема автоматичного КСВ-метра. Керовані електронним способом опору замінюють здвоєний потенціометр Р з Рис. 1,
Серце схеми складається з двох електронних перемикачів, які разом з описаних нижче "інтерфейсом" діють в якості змінних опорів. Разом з Rпр і Rобр вони утворюють два однотипних подільника напруги, які замінюють здвоєний потенціометр з КСВ-метра c "ручною установкою" (Рис. 2).
За допомогою схеми управління опору цих подільників змінюються таким чином, що напруги на їх виході мають постійну задану (встановлену) величину (Uопорн). Збільшаться, припустимо, значення напруг прямої (Uпр) і відображеної (Uобр) хвиль, в результаті зміни вихідної потужності передавача, наприклад, удвічі від попереднього значення, Uпр зменшиться за допомогою дільника вдвічі, т. Е. До колишнього свого значення. Таким же чином, одночасно, і наполовину зменшиться значення відбитої хвилі - Uобр.
Важливим для приладу залишиться тільки співвідношення між напругою прямої (Uпр) і зворотної (Uобр) хвилі, а їх абсолютні значення тут не "грають ролі".
Практика проведення вимірювань
Точність проведення вимірювань КСВ пропонованим методом цілком залежить від ідентичності обох подільників напруги. У всьому діапазоні надходять на КСВ напруг ідентичність дільників повинна бути повною (т. Е. Плюс до всього, ще й еквівалентний опір дільників має змінюватися за однаковим законом - UA9LAQ), інакше, можна впасти в помилку при вимірюванні КСВ, так як різниця в величині опору вищезазначених подільників призведе до порушення (зміни) співвідношення Uпр до Uобр. Якщо, наприклад, (для керованих дільників) застосувати оптопари, що складаються з фото- і світлодіодів, то їх характеристики від екземпляра до екземпляра можуть сильно відрізнятися і висока точність при вимірі КСВ не може бути досягнута. Потрібна цифрова система.
Мал. 3. Практична схема автоматично працюючого КСВ-метра
У якості регулюючих елементів на схемі (Рис. 3) працюють польові транзистори Т1 і Т2, строго кажучи, вони здійснюють функцію перемикання. (Дискретно змінюють свій опір?). Їх опір при напрузі затвор-витік 3 В становить 50 Ом, при закритих транзисторах (Uзи = - 3 В) - більш 10 МОм. Транзистори перемикаються за допомогою прямокутних імпульсів з крутими фронтами стабільної форми, змінюються лише тактова частота і тимчасове співвідношення між станами включено-виключено. Коли перемикач більшу частину періоду закритий, вхідна напруга подільників R1T1 і R2T2 з'являється на виходах тільки у вигляді коротких імпульсів. Після інтеграції за допомогою ФНЧ (R3, C3 і R4, C4) виходить постійна напруга, величина якого тим менше, чим більша час перемикач під час періоду такту закритий. Таким чином, він замінює змінний резистор. Коефіцієнт розподілу такого цифрового дільника напруги цілком і однозначно залежить від шпаруватості імпульсів перемикання. Розкид параметрів транзисторів майже не впливає на ідентичність обох подільників.
Диференціальні підсилювачі в ланцюзі регулювання
Перша частина ланцюга регулювання складається з диференціального підсилювача А4 і джерела опорного напруги R7 ... R9 і D1. Перевищить напругу на вході інвертується значення цього опорного напруги, вихідний рівень підсилювача знижується. На А1 зібраний генератор пилоподібного напруги, який, зі свого боку, управляє компаратором. Вихід компаратора має високий рівень, коли напруга "пили" переступить значення напруги на вході, що інвертує (висновок 2). Так виходить сигнал прямокутної форми з керованим напругою співвідношенням включено-виключено (скважностью), яке використовується для управління перемикачами в делителях напруги. При підвищенні вхідної напруги Uпр, диференційний підсилювач негайно ж знижує комутаційний поріг компаратора. Для перемикачів формуються позитивні імпульси більшої ширини, і вони довше залишаються закритими. При цьому, зменшується напруга Uпр до величини, коли в схемі настає рівновага, т. Е. До величини опорного напруги рівного 140 мВ.
Щоб, незважаючи на, на жаль, високий опір перемикачів на польових транзисторах, забезпечити достатній діапазон регулювання, подільники напруги виконані високоомними.
Мал. 5. Розташування деталей на монтажній платі автоматичного вимірювача КСВ. Будьте уважні, правильно встановлюйте мікросхему і транзистори.
Перед виготовленням плати звірте монтаж зі схемою, пам'ятайте про двополярного харчуванні.
З цієї причини вимірювач може бути підключений до схеми тільки через підсилювач А3, службовець перетворювачем імпедансу і підсилювачем. За допомогою змінного резистора Р1 коефіцієнт посилення підсилювача може встановлюватися в межах від 1 до 10. Резистори R5 і R10 компенсують ток неузгодженості підсилювачів А3 і А4, який інакше може викликати значні помилки при вимірах. С6 і С7 усувають паразитні викиди на імпульсах і перезаряджається від напруги живлення.
Без проблем - в будівництві, без проблем - в налаштуванні
Монтаж вимірювача КСВ може бути виконаний, згідно Рис. 4, як на "нульовку" (готової плати з отворами) так і на друкованій платі, з'єднувальні доріжки якої виконані методом травлення. При набиванні плати деталями по Рис. 5, слід мати на увазі, що польові транзистори і мікросхема припаяні до фользі зверху. Для польових транзисторів типу BF900 на Рис.3 наведено розташування висновків.
Для настройки попередньо входи Uпр і Uобр з'єднуються з позитивним полюсом джерела живлення. За допомогою потенціометра Р1 встановлюємо стрілку вимірювача КСВ на кінцеву позначку шкали - ось і вся настройка. Позначки на шкалі в одиницях КСВ нічим не відрізняється від такої в звичайних КСВ-метрах.
Правильність функціонування автоматичної індикації КСВ перевіряють, приєднавши входи КСВ-метра до перевірочної схемою Рис. 6. За допомогою цієї схеми симулюється КСВ = 3, при цьому як "пряме" так і "зворотне" напруги можуть змінюватися у відповідному співвідношенні в широких межах. Незалежно від положення потенціометра стрілка вимірювача повинна знаходитися в середньому положенні. Невеликі підстроювання +/- 5%, все-таки, допустимі (можуть знадобитися або слід мати на увазі похибка приладу в діапазоні вхідних рівнів - UA9LAQ). Якщо випробування пройшли успішно, то відповідні входи підключаються до виходів відповідних спрямованих відгалужувачі. Для забезпечення належного функціонування КСВ-метра, на його потрібно подати напругу прямої хвилі, по крайней мере, 200 мВ. Максимальна напруга, що подається на вимірювач КСВ не повинно перевищувати 15 В, щоб не пошкодити транзистори. Дослідний зразок приладу працював саме в цьому діапазоні з симуляцією різних значень КСВ і показав точність не гірше +/- 1, 5%. Такий точності цілком достатньо, прості спрямовані відгалужувачі, що застосовуються в радіоаматорського практиці, забезпечують куди меншу точність.
Можливості (варіації) виконання
Автоматичне показання КСВ можна застосувати в трансивері, в якості бази антеною автоматики. Через відповідні вузли знаходяться з приводами на осі КПЕ від електродвигунів, можна підлаштовувати погоджують пристрої на мінімум КСВ автоматично. Це особливо корисно при зміні частот або антен. Тут ве-е-ольшое поле для експериментів!