Саморобний антенний аналізатор
І ось у зарубіжній пресі з'явилися статті з приладами нашої мрії, але значно простіше. Це публікація німецького радіоаматора DJ1UGA (Hans Nussbaum) у журналі "Funk" N1/2004, а також французького колеги F6BQU (Luc Pistorius) у журналах "QRP-Report" N 3/2004 та "CQ-PA" N 11/2004.
Люк (F6BQU) у своєму приладі застосував диференціальний вимірювальний міст на тороїдальному сердечнику. Діапазон вимірів такий самий - 1,5. 30 МГц. Але його прилад функціональніший, оскільки дозволяє вимірювати як активну, так і реактивну складову піддослідної антени. Крім того, він доповнив свій пристрій частотоміром власної конструкції на PIC-контролері (звичайно це на любителя). Тож вийшов цілком солідний апарат зовні схожий на MFJ259.
Начитавшись цих солодких статей і мліючи від думок, що ось вона мрія - зовсім поряд і скоро здійсниться, я кинувся на наш рідний нижегородкий радіоринок у пошуках заповітної мікросхеми (нагадаю - це LTC1799). Проте, місцеві радіоторгівці, які звикли продавати лише запчастини до побутового ширвжитку, здивовано витріщали на мене очі не розуміючи, що цей недоумкуватий радіоаматор від них хоче. Все ж таки пару людей, чухаючи собі неголені фізіономії і ліниво сьорбаючи пиво з пляшки, пообіцяли погортати засмічені каталоги московських фірм і в разі чого замовити цю фігню там.
Ось так могла б померти моя заповітна мрія. Але. тільки не в Україні. Нашого радіоаматора голими руками не візьмеш. Ми видеремося з будь-якої ситуації.
Наморщивши розум і занурившись у глибоку медитацію, я нарешті згадав, що колись балувався з "чудом" вітчизняного мікросхемобудування - мікросхемою 531ГГ1. Цей звір містить у своїй утробі аж два генератори, вимагає всього два навісних частотоздатних елемента і працює в діапазоні частотвід одиниць Герц до 70 МГц(!).
Отже, колеги, мікросхема куплена, причому зауважте – всього за 10 наших рідних рублів! Паяльник ув'язнений! Залишилося зігнати з робочого столу кота Василя - великого любителя поспати на розвалах радіохламу, поклавши свою величезну морду на підставку для паяльника. Вперед – за роботу!
Схема вийшла до смішного простою. Задає генератор, міст та стабілізатор напруги. Один із генераторів мікросхеми 531ГГ1 включений за типовою схемою, яку я знайшов у книзі В.Л.Шило "Популярні цифрові мікросхеми". Як мост використаний варіант, запропонований Люком (F6BQU). Диференціальний міст, виконаний на феритовому кільці, складається з трьох ідентичних обмоток. На першу обмотку трансформатора Т1 подається високочастотний сигнал із генератора. Дві інші обмотки утворюють міст в одне плече якого включена антена, що вимірюється, і постійний конденсатор, а в друге - змінний резистор R6 і змінний конденсатор Cv . Трансформатор Т1 виконаний на феритовому кільці Н600 діаметром 10 мм. Обмотки виконані одночасно джгутом із трьох звитих разом дротів діаметром 0,3 мм в емалевій ізоляції. Кількість витків 8, рівномірно по всьому кільцю. Початок обмоток на схемі відзначений точками (будьте уважні при розпаювання).
Високочастотна напруга на вторинних обмотках моста випрямляється германієвими діодами типу Д9 і надходить на мікроамперметр. Германієві діоди дозволяють випрямити більш слабкі сигнали та покращити точність показань мікроамперметра при мінімальних показаннях. Баланс моста досягається у разі рівності значень активних та реактивних опорів в обох плечах. Цього ми намагаємося досягти в момент вимірювань шляхом регулювання R6 і Cv. Залишається лише прочитати значення цих елементів, щобвизначити активну та реактивну складову нашої антени на вимірюваній частоті.
Зверніть увагу, що номінал конденсатора С6 (100 пф) має бути вдвічі менше, ніж Cv (200 пф). Тоді за нульової реактивної складової ручка змінного конденсатора Cv перебуватиме в середньому положенні, а потенціометр R6 при мінімальному показанні мікроамперметра покаже нам активний опір антени.
Якщо при вимірах виявиться, що мінімум показань досягається при значеннях Cv то це говорить про наявність індуктивної складової в антені. Відповідно значення Cv & gt; 100 пф вказує на ємнісний характер реактивності у нашій антені. Чим більше відхилення Cv від середнього значення, тим більша реактивна складова антени.
Регулювання та калібрування приладу не повинно викликати ускладнень. Схема настільки проста, що помилок, сподіватимемося, у вас не буде.
Почнемо із генератора. При зазначених на схемі номіналах резисторів R1-R3 і змінному конденсаторі C1 генератор перекриває весь КВ діапазон від 1,5 до 30 МГц. Підстроювальним резистором R3 вганяємо генатор по краях діапазону, при цьому потенціометр R2 повинен бути в середньому положенні. Слід зазначити, що перекриття всього діапазону одним конденсатором С1 доцільно лише із застосуванням частотоміра. Якщо ви не плануєте використовувати частотомір, краще зробити генератор багатодіапазонним. Потрібно взяти змінний конденсатор невеликої ємності та за допомогою перемикача додавати паралельно йому постійні конденсатори. Залишається градуювати генератор на кожному діапазоні.
Отже, продовжуємо регулювання. Виставляємо частоту приблизно 15 МГц. До вимірювального гніза Zx підключаємо навантаження 50 ом, яке не повинно бутиіндуктивної. (Для цієї мети краще використовувати термінатори на 50 ом, які використовуються в локальних обчислювальних мережах, які легко придбати в магазині або у друзів комп'ютерників.) Встановлюємо ручку конденсатора Cv приблизно в середнє положення. Збільшуємо сигнал з нашого генератора резистором R5 до максимального показання мікроамперметра і потім резистором R6 шукаємо глибокий провал у показаннях приладу. Ця позиція відповідає опору навантаження і дорівнює 50 ом. Відзначаємо на шкалі резистора R6 цю позицію міткою "50". Далі доводимо показання приладу абсолютного мінімуму за допомогою змінного конденсатора Cv і відзначаємо позицію Cv рівну "0" . Ця точка означає відсутність реактивної складової у нашому навантаженні. Переконуємося, що мінімальний провал при даних значеннях R6 і Cv є у всьому діапазоні частот від 1,5 до 30 МГц (стрілка приладу не рухається).
Проміжок між нульовим та максимальним значенням ємності конденсатора Cv позначимо як "Ємнісна складова" (XC), а проміжок від нуля до мінімуму Cv позначимо як "Індуктивна складова" (XL).
Відкалібрувати потенціометр R6 можна двома способами. Або продовжувати підключати різні нагузки (75, 100, 150 ом і т.д.), або просто виміряти опір R6 в різних положеннях і нанести відповідні мітки на шкалу. Зверніть увагу, що в даному випадку застосований потенціометр R6 з номіналом 250 ом. Якщо ви розраховуєте роботу з антена на більш високий опір, то просто замініть його, наприклад на 510 ом.
Ну ось, здається, і все! Тепер у вас є свій антенний аналізатор. І будемо сподіватися, що він принесе вам чимало задоволення при налаштуванні антен.
1. Hans Nussbaum (DJ1UGA) "Funk" N1/2004, с.38-41 2. Luc Pistorius F6BQU, QRP-Report N 3/2004, CQ-PA" N 11/2004 3. В.Л.Шило "Популярні цифрові мікросхеми", М.Радіо та зв'язок, 1987 р.