Măsurarea razei X de unde scurte

Măsurarea SWR la lungimi de undă scurte

Pentru a ajusta și a alinia antenele, precum și pentru a monitoriza parametrii acestora în timpul funcționării, se utilizează contorul de undă în picioare.

În practica de amator, distribuția contoarelor SWR de două tipuri: pod și cu cuplaje direcționale.

Bridge SWR sunt cei mai simpli în procesul de fabricație și înființare. Acestea au o sensibilitate suficient de ridicată și sunt deosebit de convenabile pentru măsurători în timpul tunării și alinierii antenei. Împreună cu generatorul de semnale standard, contorul SWR permite măsurarea coeficientului undei în picioare pe o gamă largă de frecvențe.

Contoare SWR cu cuplaje direcționale. la rândul lor, sunt împărțite în două subgrupe. Structural și în stabilirea unei simple instrumente a căror sensibilitate depinde de frecventa: redus in mod semnificativ in benzile joase. Cu toate acestea, acest lucru creează anumite dificultăți în fabricarea acestor metri SWR, concepute pentru a fi utilizate cu transmițătoare de mică putere în intervalul de 160 m. Instrumente cu cuple direcționale, a căror sensibilitate este independentă de frecvență, este oarecum mai complicat pentru fabricarea, mult mai dificil să se stabilească și că, poate cel mai important pentru radioamatori, necesită utilizarea unor nuclee magnetice suficient de limitate din ferită de înaltă frecvență.

Avantajul contoarelor SWR cu cuplaje direcționale este acela că acestea funcționează la nivelul maxim de putere al unei stații de radio amatori. Aceste contoare SWR vă permit să mențineți un control constant al puterii și, dacă este necesar, aproape instantaneu, fără a opri lucrul în aer, verificați VSWR. Cu toate acestea, sensibilitatea lor relativ scăzută este de asemenea un dezavantaj major atunci când vine vorba de măsurarea SWR dincolo de benzile de amatori. Și o astfel de necesitate poate apărea când antenele sunt inițial reglate.

Rezumând toate cele de mai sus, se poate argumenta că radioamatorismul este recomandabil să existe două cabluri din oțel: o punte (pentru a regla antena) și de cuplare direcționale (pentru munca de zi cu zi în aer).

Diagrama schematică a contorului SWR este prezentată în Fig. Dispozitivul a fost dezvoltat de B. Stepanov. Sursa semnalului - GCC sau transmițătorul cu putere redusă de ieșire - este conectată la conectorul X1 și la alimentatorul de antenă la conectorul X2.

Fig.1. Schema schematică a contorului SWR

Rezistența de intrare a alimentatorului împreună cu rezistoarele R1-R3 formează un circuit de legătură. Rezistența rezistorului R3 este aleasă egală cu rezistența la undă a cablului coaxial prin care este alimentată antena. Rezistența rezistențelor R1 și R2 poate fi aleasă destul de arbitrar - este important doar ca acestea să fie egale (pentru practica radiotelevistă, răspândirea rezistențelor lor la 5% este destul de acceptabilă).

Dacă SWR-ul traseului antenei este egal cu unul, atunci rezistența de intrare a alimentatorului este pur activă și corespunde rezistenței sale la valuri. Podul este echilibrat, iar voltmetrul de înaltă frecvență de pe dioda V2 nu înregistrează tensiunea de înaltă frecvență în diagonala podului. Dacă SWR nu este egal cu unul, atunci, prin măsurarea tensiunii U1 care intră în alimentatorul de alimentare și a tensiunii de dezechilibru a podului U2, puteți calcula cu ajutorul formulei:

Procedura de măsurare a SWR este următoarea. În primul rând, sarcina (alimentatorul) este închisă sau deconectată și se măsoară tensiunea U1 (comutatorul S în poziția superioară). Apoi, fără a schimba caracterele de încărcare la conectorul X2 (la ralanti sau la scurtcircuit), comutați S în poziția inferioară a circuitului și înregistrați tensiunea Uk, care este alimentată de la podea de la generator. După aceasta, alimentatorul este conectat și, reglând amplitudinea semnalului de ieșire al GSS sau emițătorului, setați din nou tensiunea Uk peste dispozitivul P. Și, în sfârșit, prin comutarea comutatorului S în poziția superioară, se măsoară tensiunea de dezechilibru U2.

Este necesară o procedură similară cu măsurătorile de comandă a tensiunii aplicate podului, deoarece este o sarcină destul de mică pentru impedanța pentru sursa de semnal. Schimbările în această sarcină (conectarea alimentatorului) la o impedanță de ieșire care nu este foarte scăzută poate genera o modificare corespunzătoare a tensiunii de ieșire și, în consecință, o eroare a măsurătorilor.

Procedura de măsurare poate fi simplificată oarecum dacă verificați mai întâi capacitatea de încărcare a sursei de semnal. Pentru a face acest lucru, comutatorul S este setat la poziția inferioară a circuitului și, conectând rezistențele cu rezistențe diferite, monitorizați schimbarea tensiunii de ieșire a sursei de semnal. Măsurătorile ar trebui efectuate cu două rezistențe conectate: rezistența unuia dintre ele ar trebui să fie de aproximativ trei ori mai mică decât rezistența la val de cale cu care va funcționa contorul SWR, iar celălalt - de aproximativ trei ori mai mult.

Dacă măsurarea tensiunii de ieșire a sursei de semnal la conectarea acestor sarcini nu depășește 10%, atunci nu poate fi controlată în timpul măsurătorilor SWR. În acest caz, eroarea de măsurare a raportului de undă în picioare pentru valorile SWR mai mici de trei va fi neglijabilă. Valorile SWR mai mari de 3 în practică nu sunt măsurate cu exactitate, deoarece SWR la 2 valori sunt normale pentru funcționarea traseului antenă-alimentator.

Pentru a îmbunătăți precizia instrumentală a măsurătorilor, se recomandă selectarea nivelului de semnal și / sau a sensibilității voltmetrului HF al contorului SWR, astfel încât tensiunea U1 să corespundă deviației săgeții P a instrumentului de măsurare la ultima diviziune a scalei. În acest caz, în principiu, scala dispozitivului poate fi calibrată direct în valorile SWR din traseul antenei-alimentatorului. Este necesar doar să vă amintiți următoarele. De regulă, instrumentul de măsurare P este un micrometru obișnuit cu o scală liniară.

Între timp, este bine cunoscut faptul că scala unui voltmetru HF simplu, constând dintr-o diodă semiconductor și un microammetru cu un rezistor suplimentar, este în esență neliniară la niveluri de tensiune RF mici (mai puțin de 2 V). Cu alte cuvinte, un astfel de voltmetru RF necesită calibrare (și pe mai multe limite de măsurare!), Care este departe de a fi întotdeauna posibil să se efectueze în condiții de radio amatori. Aici însă, o circumstanță ajută.

HF Studiu voltmetre simple, formate pe seria diode germaniu D2, D9, D18, D20, D310, D311, D312, GD402, GD507 și GD508 cu diferiți indici literali au arătat că unele caracteristici voltmetre similare sunt foarte apropiate unul de altul. Astfel, în cazul în care contorul SWR este utilizat cu un microammeter 50. deflexie integral curent 200 mA și rezistență în serie R6 astfel încât cu unitatea P formează un voltmetru de curent continuu pentru tensiune 1. 2 (nu este critic), atunci RF citire pe respectivul voltmetru N diodele vor fi legate de amplitudinea tensiunii de înaltă frecvență Uvh prin relația simplă:

Acest lucru face posibilă nu calibrarea scalei contorului SWR utilizând un instrument exemplar, ci obținerea acestuia prin calcul. Dacă folosim scara liniară a microammetrului, formula pentru găsirea SWR dobândește următoarea formă:

Eficiența rectificării tensiunii RF depinde de tipul de diodă utilizat în contorul SWR. Pentru diode de tip D2, D9, D310, D312, dependența de frecvență a citirile voltmetru începe să se manifeste la frecvențe de 2. 5 MHz și 30 MHz eficiență rectificare picături de aproximativ două ori față de frecvențe mai mici (

În mod evident, caracteristicile de frecvență mai bune au diodele D18, D20, D311, DG402 și GD507 - dependența lor de frecvență începe să apară la frecvențe de 10 MHz. Cel mai bun pentru contorul SWR sunt diodele HD508: pentru voltmetrele HF bazate pe ele, eficiența de rectificare rămâne constantă până la o frecvență de 30 MHz.

Rețineți, apropo, că în contoarele SWR nu puteți utiliza diode de siliciu, deoarece acestea îndreaptă practic tensiunea RF la amplitudinile semnalului mai mici de 0,6. 0,7 V. Contorul SWR cu astfel de diode va "îmbunătăți" semnificativ valorile mici ale raportului de undă în picioare.

O posibilă versiune a proiectului practic al contorului SWR de punte este prezentată în Fig.

Fig.2. Proiectarea metru SWR de pod

Întreaga instalație este realizată pe o placă mică din fibră de sticlă unilaterală acoperită cu folie, pe care sunt executate clește de contact pentru lipirea pieselor KSV. Placa este plasată într-o cutie ecranată (poate fi de asemenea din bucăți de fibră de sticlă acoperită cu folie).

După cum sa menționat deja, dezavantajul SWR metru bazat pe cuple direcționale este sensibilitatea lor relativ scăzută, ceea ce necesită setarea corespunzătoare pentru a produce antena sau blocul de adaptare la niveluri de putere suficiente pentru interferență (chiar dacă scurt) alte posturi de radio amatori.

În principiu, este posibilă reducerea semnificativă a nivelului de putere radiată la configurarea traseului de alimentare a antenei, dacă un receptor conectat este utilizat ca indicator de sensibilitate ridicată a contorului SWR. Dar această metodă nu este întotdeauna aplicabilă, deoarece majoritatea stațiilor de amatori folosesc în prezent transmițătoare, iar metoda tradițională de măsurare a SWR folosind cuple direcționale necesită un indicator separat al receptorului.

Metoda de măsurare SWR, care va fi discutată mai jos, permite o acordare "silențioasă" a antenei sau a blocului de potrivire. Nivelul semnalului emis cu o astfel de setare "silențioasă" nu depășește 10 până la minus 12 grade Watt. Un astfel de semnal practic nu poate fi detectat la distanțe față de antena care depășesc una sau două lungimi de undă.
Diagramele funcționale ale dispozitivelor pentru măsurarea SWR prin metode tradiționale și noi sunt prezentate în figura 3a, respectiv b.

Figura 3. Diagrame funcționale ale dispozitivelor pentru măsurarea SWR

a - conform metodei tradiționale; b - conform unei noi metode.