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.
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
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.
| Band | F | R | F | R | F | R |
| 160 | 0,5 | 0,1 | 2,0 | 0,1 | 5,0 | 0,1 |
| 80 | 03 | 0,1 | 4,3 | 0,1 | 1,2 | 0,1 |
| 40 | 0,8 | 0,4 | 6,5 | 0,1 | 2,2 | 0,1 |
| 20 | 1,5 | 0,1 | 7,0 | 0,1 | 7,0 | 0,1 |
| 15 | 1,6 | 0,1 | 6.5 | 0,1 | 7,0 | 0,1 |
| 10 | 1,6 | 0,1 | 6,5 | 0,1 | 6,7 | 0,1 |
| Тип | Daiwa подобный | Тандем кольца | Тандем 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.