Ежедневный радиожурнал со звуком. Иногда с юмором. Всегда с картинками

04.03.2019

Как я делал SWR метр 3

Продолжение.         Начало смотри "Как я делал SWR метр 2"
   Подытожим наши изыски. Самые простые индикаторы КСВ на проводках под оплётку коаксиала или полосковые ответвители имеют самые скромные показатели и по частоте, и по точности и по чувствительности. Зато делаются быстро и легко. При наличии прочной коробки и смазливых микроамперметров привлекательный  вариант:  почему нет?. 
   Самый точный из рассмотренных - мостовой.  Весьма широкополосный- работает даже на 430 мГц. Есть несомненный плюс: "посмотрит" антенну даже с Г4-102  в качестве трансивера. Но для статуса постоянно включенного не годится - слишком большое прямое сопротивление. И запас мощности совсем небольшой: есть риск при измерениях достаточно быстро сжечь прибор.  Полупромышленные варианты с толстыми и добротными волноводами и ответвителями хороши, но  уж очень сложны для изготовления дома.   Клоны недорогих фирменных КСВ метров типа Daiwa 101, 801, MFJ построенные на двух трансформаторах тока очень хорошие кандидаты на повторение, но и им присущи недостатки:  сравниваются два противофазных тока и путем сложения-вычитания получается результат по КСВ, мощность вычисляется как производная от тока и сопротивления так как напряжение не измеряется. Начала и концы поддиапазонов нужно калибровать. На звание "прибор" еще не тянет, но уже намного более точный, частотная характеристика очень хорошая, в нашем эксперименте до 150 мГц, при этом легко повторяется.
  Среди непрофессиональных категорий остался еще одна получившая распространение и не испробованная нами идея - измерение и тока и напряжения на нагрузке (антенне) с помощью трансформаторов тока (TR1) и напряжения (TR2) выполненных на идентичных ферритах. Хорошо описано у DL2KQ.  Имея оба параметра куда точнее определяется, я бы рискнул здесь уже употребить слово "измеряется" мощность. Понятно что и КСВ будет измерен значительно точнее.   Я говорю "измеряется" потому что результат еще надо как-то отобразить, а для этого определённым образом обработать получившиеся напряжения. К недостаткам можно отнести то что схема не симметричная, если перепутать разъёмы входа и выхода работать не будет.  Зато сама схема может быть выполнена как на двух кольцах, так и на "бинокле", что обеспечит лучшую симметрию и соответственно точность. Очень хороша для обработки пик процессором или даже Ардуино: позволяет корректировать и калибровать данные математическим (программным) способом, что позволяет построить отображающую часть такую же точную как измерительная.  Но об этом позже. В народе такие измерители получили название "tandem match" что в точности соответствует идее схемы.  А еще к достоинствам можно отнести великое множество модификаций, что говорит о большом количестве сделанных устройств.  На приведённой здесь схеме есть даже достаточно полное описание деталей и материалов, что может быть взято за основу.
Сначала испытаем модель с двумя отдельными трансформаторами. В качестве выпрямителя я использовал схему с удвоением напряжения на ГД507 падение прямого напряжения на которых от 0,3 до 0,4 вольта. Минимум резисторов для того чтобы реализовать управляемый делитель напряжения и математическую коррекцию (калибровку). Особенно критичен начальный нелинейный участок вольт-амперной характеристики диодов.  Делая шаг назад, к датчику с двумя кольцами на одном проводе (Дайва), рассмотрим способ лечения.  Для коррекции этого  явления в модели Daiwa 801 применяется подпорка - для того чтобы "приподнять" над нолём старт детектирования, инженеры  включили между землёй и обмоткой трансформатора небольшое сопротивление. При возникновении тока в обмотке трансформатора на нём падает какое-то напряжение и оно смещает  детектор на начало линейного участка. См схему ниже. В нашем конкретном случае мы корректируем это математикой в Ардуино, но для стрелочных приборов это очень хорошее решение.

Возвращаемся к ТандемМатч. Основной недостаток - к антенне постоянно подключена первичная обмотка трансформатора TR2. И хотя АЧХ всего устройства удовлетворительная, а обмотка очень похожа на дроссель, но не дроссель по причине малой индуктивности, можно с уверенностью сказать что для приёма это плохо. Ну и, конечно, мощность измерения пропорциональна мощности опорного резистора(ров)
Pmax=(P[R3-R9])*N, где N - отношение витков трансформаторов. В нашем случае это 25.
 В связи с тем, что ферриты еще не приехали, трансформаторы всё такие же, на синих кольцах с проницаемостью в три раза больше чем нужно. Количество витков трансформатора для того чтобы получить нужные напряжения на выходе детектора (это удвоенное напряжение АЦП входов Ардуино = 10 вольт) и не слишком большую мощность рассеиваемую на опорных резисторах R3,R4, R8,R9, я вынужден был оставить 25, хотя  если не для этих целей, то рекомендовал бы 15-20 витков) И всё равно характеристика получилась достаточно  хорошая.
 В моих трансформаторах проницаемость 4500 и 25 витков приводят к неравномерностям которые вы видите на графике анализатора. Завтра, если приедут кольца, намотаю другие трансформаторы, жёлтенькие,  и поделюсь результатами.
P.S.  Пришли кольца  с проницаемостью в 1000 мю. Индуктивность обмотки трансформатора порядка 450 микроГенри при 25 витках. Картинка сильно изменилась. КСВ устройства приблизился к единице, волновое сопротивление до 54 Ом. Линейность вполне приличная. Это картинка тандем матч на отдельных кольцах
 Делаем то же самое на "бинокле".  Ну скажите, жалко ли за такое по 35 гривен за кольцо?


Последняя картинка анализатора - Дайваподобный детектор без удвоения напряжения и с подстроечными конденсаторами.

Но, если честно, то схема с трансформатором на бинокле требует усовершенствования. Чисто индуктивный датчик напряжения требует коррекции на ВЧ диапазонах.. Наличие емкостного делителя с подстроечным конденсатором в схемах Daiwa-подобных детекторов позволяет выиграть 4 Ома в сопротивлении и коррекцию крайних положений стрелки. И детектирование без удвоения.  На низких мощностях может показаться мало, зато при работе с усилитенлем меньше делить:-)  С другой стороны простота реализации биноклевидного способа тоже нравится.:-) Пора делать выбор переходить к стыковке модулей.  Перед заклейкой трансформаторов сфотографировал три варианта для испытаний по показаниям постоянного напряжения.



Теперь для каждого измерителя подключаю "живую" антенну и замеряю что показывает вольтметр на выходах прямой волны. Обратная, понятно, по КСВ на АФУ. На 40 и 80 антенна очень плохая. Оно и видно :-) Значение обратной волны в 0,1 означает ниже точности моего тестера.
BandFRFRFR
1600,50,12,00,15,00,1
80030,14,30,11,20,1
400,80,46,50,12,20,1
201,50,17,00,17,00,1
151,60,16.50,17,00,1
101,60,16,50,16,70,1
ТипDaiwa подобныйТандем кольцаТандем бинокль
Лучшую "правдивость" показывает тандем матч на бинокле, но все характеристики очень отличаются от тех, что нарисовал антенный анализатор. Имейте это в виду, когда будете выбирать модель.
Лично я считаю что главное - хорошо слышать. И поэтому для себя делаю выбор в пользу клона Daiwa CN101L, в которой сигнал проходит через устройство без каких бы то ни было гальванических присоединений. В следующей части об автоматическом аттенюаторе для такой измерительной головки. 
© Copyright 2011-2021 UY2RA,    All rights reserved.    Все права защищены.    Пожалуйста уважайте их. Использование материалов c этого сайта разрешается только с указанием АКТИВНОЙ ссылки на этот сайт.

FREE & OPEN UKRAINIAN HAM  RADIO  BANNERS NET