На рис.1 приведена схема ВЧ-моста, разработанная на основе конструкции UA9AA .

Рис.1

Как правило, навесной монтаж, применяемый при изготовлении моста, ограничивает диапазон рабочих частот подобных устройств значениями 140...150 МГц. Чтобы обеспечить работу в диапазоне 430 МГц, прибор целесообразно изготовить на двустороннем фольгированном текстолите. Один из удачных вариантов монтажа показан на рис.2 и 3.

Рис.2

На верхней стороне платы (рис.2) расположены два безындукционных резистора R1, R2 с компенсационными конденсаторами С4, С5. На нижней стороне (рис.3) размещаются остальные детали моста. Монтаж выполнен на "пятачках".

Рис.3

Расстояния между "пятачками" определяются размерами используемых деталей. Кружки, обозначенные на рисунках штриховыми линиями, соединены между собой через отверстия в плате.

При изготовлении моста особое внимание следует уделить качеству используемых деталей. Конденсаторы С1, С2 - керамические, безвыводные, типа К10-42, К10-52 или аналогичные. Опорный конденсатор С3 - КДО-2. Подстроечные конденсаторы С4, С5-типа КТ4-21, КТ4-25; остальные конденсаторы - КМ, КЦ. Резисторы R1, R2 должны быть типа МОН, С2-10, С2-33 мощностью 0,5 Вт и иметь одинаковое сопротивление в пределах 20...150 Ом. Если используются резисторы типа МОН, то выводы у них откусываются до основания, которое зачищается и залуживается, а затем припаивается к нужному "пятачку". Резистор R3 - типа СП4-1, СП2-36, безындукционный, с графитовой дорожкой. Этот резистор крепится на боковой стенке из фольгированного текстолита, однако фольга в месте его крепления удаляется. Корпус резистора не соединяется с общим проводом, иначе мост не удастся сбалансировать. Ручка, укрепляемая на оси резистора, должна быть изготовлена из изоляционного материала. Кроме резистора R3, на боковых стенках крепятся разъемы СР-50. Места соединения (стыки) между боковыми стенками и основной платой тщательно пропаиваются.

Мощность сигнала от генератора должна быть около 1 Вт. В качестве генератора могут использоваться, например, IC-706MK2G, варакторный утроитель и т.д.

При проверке балансировки ВЧ-моста в диапазонах VHF и UHF используются только безындукционные резисторы. Точной настройке компенсационных конденсаторов (при одном и том же сопротивлении нагрузки) соответствует неизменный баланс на нескольких диапазонах (например, 7...430 МГц). Если не удастся подобрать достаточное количество безындукционных резисторов для градуировки моста, промежуточные значения шкалы прибора можно отградуировать на НЧ-диапазонах, используя распространенные резисторы, например, типа МЛТ или МТ.

Для измерения реактивности нагрузки потребуется заменить конденсатор С5 переменным (с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью около 20 пФ), однако верхний частотный предел измерений ограничен диапазоном 144 МГц, т.к. не удается полностью компенсировать емкость монтажа.

Если в приборе использовать дроссели индуктивностью 200 мкГн, частотный диапазон моста составит 0,1...200 МГц.

Предлагаемая конструкция имеет очень хорошую повторяемость, в отличие от устройств, выполненных с применением навесного монтажа.

Литература

1. Ю.Селевко (UA9AA). Прибор для настройки антенн. Радиолюбитель, 1991, N5, С.32...34.

Шумовой мост, как следует из его названия, является устройством мостового типа. Источник шума генерирует шум в диапазоне от 1 до 30 МГц. С применением высокочастотных элементов этот диапазон расширяется, и при необходимости можно настраивать антенны диапазона 145 МГц. Шумовой мост работает совместно с радиоприемником, который используется для детектирования сигнала. Подойдет также любой трансивер.

Принципиальная схема прибора приведена на рис.1. Источником шума является стабилитрон VD2. Здесь следует отметить, что некоторые экземпляры стабилитронов недостаточно "шумят", и следует выбрать наиболее подходящий. Генерируемый стабилитроном шумовой сигнал усиливается широкополосным усилителем на транзисторах VT2, VT3.

Число усилительных каскадов может быть уменьшено, если используемый приемник имеет достаточную чувствительность. Далее сигнал подается на трансформатор Т1. Он намотан на тороидальном ферритовом кольце 600 НН диаметром 16...20 мм одновременно тремя скрученными проводами ПЭЛШО диаметром 0,3...0,5 мм; число витков -6.

Регулируемое плечо моста составляют переменные резистор R14 и конденсатор С12. Измеряемое плечо - конденсаторы С10, СИ и подключаемая антенна с неизвестным импедансом. В измерительную диагональ подключается приемник в качестве индикатора. Когда мост разбалансирован, в приемнике слышен мощный равномерный шум. По мере настройки моста шум становится все тише и тише. "Мертвая тишина" свидетельствует о точной балансировке. Следует отметить, что измерение происходит на частоте настройки приемника. Печатная плата и размещение деталей на ней приведены на рис.2.

Прибор конструктивно выполнен в корпусе размером 110х100х35 мм. На передней панели располагаются переменные резисторы R2 и R14, переменные конденсаторы С11 и С12 и выключатель напряжения питания. Сбоку - разъемы для подключения радиоприемника и антенны. Питание прибора осуществляется от внутренней батареи типа"Крона"или аккумулятора. Ток потребления - не более 40 мА.
Переменные резистор R14 и конденсатор С12 необходимо снабдить шкалами.

Настройка, балансировка и калибровка

Подключаем радиоприемник с отключенной системой АРУ к соответствующему разъему. Конденсатор С12 устанавливаем в среднее положение. Вращая резистор R2, следует убедиться, что генерируемый шум присутствует на входе приемника на всех диапазонах. К разъему "Антенна" подключаем безындукционные резисторы типа МЛТ или ОМЛТ, предварительно измерив их номиналы цифровым авометром. При подключении сопротивлений добиваемся вращением R14 резкого уменьшения уровня шума в приемнике.

Подбором конденсатора С12 минимизируем уровень шума и делаем отметки на шкале R14 в соответствии с подключенным образцовым резистором. Таким образом производим калибровку прибора вплоть до отметки 330 Ом.

Калибровка шкалы С12 несколько сложнее. Для этого поочередно подключаем к разъему "Антенна" параллельно соединенные резистор 100 Ом и емкость (индуктивность) величиной 20...70 пф (0,2...1,2 мкГн). Добиваемся баланса моста установкой R14 на отметке 100 Ом шкалы и минимизацией уровня шума вращением С 12 в обе стороны от положения "О". При наличии RC-цепочки ставим знак"-" на шкале, а при наличии RL-цепочки - знак "+". Вместо индуктивности можно присоединить конденсатор 100...7000 пф, но последовательно с резистором 100 Ом.

Измерение импеданса антенны

R14 устанавливаем в положение, соответствующие импедансу кабеля - это для большинства случаев 50 или 75 Ом. Конденсатор С12 устанавливаем в среднее положение. Приемник настраиваем на ожидаемую резонансную частоту антенны. Включаем мост, выставляем некоторый уровень шумового сигнала. С помощью R14 настраиваемся на минимальный уровень шума, и с помощью С12 дополнительно понижаем шум. Эти операции проводим несколько раз, так как регуляторы влияют друг на друга. Настроенная в резонанс антенна должна иметь нулевое реактивное сопротивление, а активное сопротивление должно соответствовать волновому сопротивлению применяемого кабеля. В реальных антеннах сопротивления, как активное, так и реактивное, могут существенно отличаться от расчетных.

Определение резонансной частоты

Приемник настраивается на ожидаемую резонансную частоту. Переменный резистор R14 устанавливается на сопротивление 75 или 50 Ом.

Конденсатор С12 устанавливается в нулевое положение, а контрольный приемник перестраивается по частоте до получения минимального шумового сигнала.

В.КИСЕЛЕВ (RA4UF), г.Саранск

На рис.1 приведена схема ВЧ-моста, разработанная на основе конструкции UA9AA .

Как правило, навесной монтаж, применяемый при изготовлении моста, ограничивает диапазон рабочих частот подобных устройств значениями 140...150 МГц. Чтобы обеспечить работу в диапазоне 430 МГц, прибор целесообразно изготовить на двустороннем фольгированном текстолите. Один из удачных вариантов монтажа показан на рис.2 и 3.

На верхней стороне платы (рис.2) расположены два безындукционных резистора R1, R2 с компенсационными конденсаторами С4, С5. На нижней стороне (рис.3) размещаются остальные детали моста. Монтаж выполнен на "пятачках".

Расстояния между "пятачками" определяются размерами используемых деталей. Кружки, обозначенные на рисунках штриховыми линиями, соединены между собой через отверстия в плате.

При изготовлении моста особое внимание следует уделить качеству используемых деталей. Конденсаторы С1, С2 - керамические, безвыводные, типа К10-42, К10-52 или аналогичные. Опорный конденсатор С3 - КДО-2. Подстроечные конденсаторы С4, С5-типа КТ4-21, КТ4-25; остальные конденсаторы - КМ, КЦ. Резисторы R1, R2 должны быть типа МОН, С2-10, С2-33 мощностью 0,5 Вт и иметь одинаковое сопротивление в пределах 20...150 Ом. Если используются резисторы типа МОН, то выводы у них откусываются до основания, которое зачищается и залуживается, а затем припаивается к нужному "пятачку". Резистор R3 - типа СП4-1, СП2-36, безындукционный, с графитовой дорожкой. Этот резистор крепится на боковой стенке из фольгированного текстолита, однако фольга в месте его крепления удаляется. Корпус резистора не соединяется с общим проводом, иначе мост не удастся сбалансировать. Ручка, укрепляемая на оси резистора, должна быть изготовлена из изоляционного материала. Кроме резистора R3, на боковых стенках крепятся разъемы СР-50. Места соединения (стыки) между боковыми стенками и основной платой тщательно пропаиваются.

Мощность сигнала от генератора должна быть около 1 Вт. В качестве генератора могут использоваться, например, IC-706MK2G, варакторный утроитель и т.д.

При проверке балансировки ВЧ-моста в диапазонах VHF и UHF используются только безындукционные резисторы. Точной настройке компенсационных конденсаторов (при одном и том же сопротивлении нагрузки) соответствует неизменный баланс на нескольких диапазонах (например, 7...430 МГц). Если не удастся подобрать достаточное количество безындукционных резисторов для градуировки моста, промежуточные значения шкалы прибора можно отградуировать на НЧ-диапазонах, используя распространенные резисторы, например, типа МЛТ или МТ.

Для измерения реактивности нагрузки потребуется заменить конденсатор С5 переменным (с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью около 20 пФ), однако верхний частотный предел измерений ограничен диапазоном 144 МГц, т.к. не удается полностью компенсировать емкость монтажа.

Если в приборе использовать дроссели индуктивностью 200 мкГн, частотный диапазон моста составит 0,1...200 МГц.

Предлагаемая конструкция имеет очень хорошую повторяемость, в отличие от устройств, выполненных с применением навесного монтажа.

Литература

1. Ю.Селевко (UA9AA). Прибор для настройки антенн. Радиолюбитель, 1991, N5, С.32...34.

Радиолюбитель КВ и УКВ. 2/2001, с.18 Похожие материалы:

Работая в эфире довольно продолжительное время, часто стано- вишься вольным или невольным слушателем или участником бесед о радиолюбительских антеннах. К сожалению, большинство радиолюбителей, по ряду причин, не умеют производить правильную их оценку и настройку.

Основной причиной, на наш взгляд, является отсутствие соответст вующих навыков и специализированной аппаратуры. Помимо широко известных КСВ-метра и ГИРа, существует незаслуженно забытый (как нам кажется) прибор для настройки антенн,— измерительный шумовой мост, достоинством которого является возможность определения многих интересующих параметров без излучения в эфир.

С помощью этого прибора можно определить целый ряд необходи мых параметров антенн, например, такие как:

Импеданс (волновое сопротивление) антенны и характер волно вого сопротивления (индуктивный или емкостной);

Резонансную частоту антенны, причем не только простых одно элементных антенн, но и многоэлементных многодиапазонных антенн.

Пользуясь этим мостом можно определять длину линии связи (фи дера) и подобрать ее, при необходимости, с кратностью полуволне или четверть волне.

Этот прибор настолько прост, что его сборка по силам любому ради олюбителю и он может занять достойное место в домашней лаборатории.

Высокочастотный шумовой измерительный мост MFJ — 202В .

Дж. Шульц, W 4 FA .

Сокращенный перевод А. Ваймбойм.

При проведении работ по техническому обслуживанию аппаратуры связи шумовой измерительный мост используется как прибор для изме рения и тестирования параметров различных антенн, линий связи, оп ределения элементов резонансных цепей и их характеристик, измерение импедансов антенн и т.п.

Область применения этого прибора может быть существенно расши рена при достаточно близком ознакомлении с принципами его работы.

Высокочастотный шумовой мост может быть применен вместо гете родинного индикатора резонанса (ГИР-а), но при этом достигается зна чительно большая точность измерений. Причиной является тот факт, что шумовой мост используется одновременно с связным радиоприем ником, шкала которого имеет гораздо более точную градуировку, чем ГИР.

Например, почти все связные радиоприемники обладают разреше нием в 1 КГц и более, тогда как ГИР-ы, скажем, на частоте 21 МГц не имеют разрешения даже в 500 КГц. Такая точность не очень важна при грубом определении компонентов L или С, однако чрезвычайно полезна при настройке антенн или резонансных L - C цепей, где традиционно использовался ГИР.

В данной публикации, вкратце, излагается устройство шумового моста, его характеристики, методы использования и возможность при менения.

Основные особенности шумового моста.

Шумовой мост, как следует из его названия, является классическим устройством мостового типа.

Высокочастотный источник шума воспроизводит широкий частотный спектр и обеспечивает эквивалент сигнала, генерируемого в диапазоне от 3 до 30 МГц, обеспечивая охват всех коротковолновых радиолюбительских диапазонов, а на практике значительно шире.

Прибор эксплуатируется совместно с связным радиоприемником, используемым в качестве детектирующего устройства, причем прием ник, в конечном итоге, определяет качество производимых измерений.

При балансе моста, состоящего из внутреннего измерительного пле ча "сопротивление/реактивность" и плеча, подключенного параллельно клеммам измеряемого "неизвестного"(unknown ) компонента, шум на выходе радиоприемника становится минимальным.

При разбалансе моста шумовой сигнал, слышимый в радиоприемни ке, будет резко возрастать. Точность, с которой измеряется неизвестная величина, зависит от градуировки шкалы.

Разумеется, мост может быть использован и в обратном порядке.

При определении активного сопротивления—переменное плечо устанавливается на какое-то определенное значение, например 50 Ом, а "неизвестное" измеряемое плечо, при этом, дает минимум шумов. Та ким образом, оно согласуется с тем значением по шкале прибора, на которое был установлен регулятор в переменном плече.

В большинстве практических конструкций шумового моста имеется симметричный высокочастотный трансформатор, от которого зависят границы диапазона выходного сигнала. Кроме того в приборе использу ется небольшая хитрость, позволяющая измерять как индуктивную, так и емкостную реактивность, несмотря на то, что в измерительном плече имеется только переменный конденсатор.

В плече измеряемого объекта имеется постоянный конденсатор вдвое меньшей емкости, чем переменный. В этом случае нулевая реак тивнось будет находится в середине шкалы шумового моста, т. е. соответ ствует среднему положению переменного конденсатора.

Поворот конденсатора С12 в одну сторону от среднего положения определяет емкостную реактивность Хс или знак минус, а при вращении в другую—индуктивную XL —знак плюс. Работа шумового моста осно вана на классическом принципе моста Уинстона.

Краткие технические характеристики прибора MFJ — 202В.

Схема моста приведена на рис.10.

Перекрываемый частотный диапазон охватывает непрерывный уча-сток от 160 до 6 М, что весьма полезно для проведения измерений радиолюбительской аппаратуры, включая WARC диапазоны.

Пределы измеряемого сопротивления—от 0 до 250 Ом остаются постоянными в частотном диапазоне от 1 до 100 МГц.

Индуктивная и емкостная реактивности зависят от частоты измере ния, что является вполне нормальным явлением, хотя это не всегда признается пользователями шумовых мостов. Регулятор реактивности ( REACTANCE ) имеет шкалу величин Хс и XL измеряемого объекта не соотвествующей фактической величине реактивности на данной часто те, а говорит лишь об определенном характере реактивности.

Основные пределы измерения реактивностей прибором MFJ —202В достаточны для большинства применений, однако, они могут быть рас ширены в значительной степени с помощью "расширителя диапазона" при подключении резистора 200 Ом. Это особенно проявляется при измерениях импедансов порядка несколько тысяч Ом. На практике это означает, что высокие импедансы линий передач и антенн, которые обычно не поддаются измерению на большинстве типов шумовых мостов,— могут быть измерены прибором MFJ —202.

Стабилитрон типа 1 N 753 является фактическим источником шума, который усиливается тремя широкополосными каскадами на транзисто рах 2 N 3904.

Высокочастотный трансформатор Т1 намотан тремя скрученными проводами (трифиляр) на торроидальном ферритовом сердечнике для обеспечения симметрии.

На лицевой панели прибора располагаются переменный резистор R 15" RESISTANCE ", переменный конденсатор С12 "REACTANSE", переключатель "расширителя диапазона" S 2, подключающий постоянный резистор R 16 200 Ом, для расширения диапазона измерений активных и реактивных составляющих до нескольких тысяч Ом.

Прибор собран на простой печатной плате. Конструктивно выполнен в небольшом корпусе, на котором устанавливаются коаксиальные разъ емы для подключения измеряемых "неизвестных" объектов и связного радиоприемника.

Питание прибора осуществляется от внутренней батареи типа " КОРУНД ", т.е. + 9 В при токе потребления 17 мА.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АНТЕНН.

Наиболее распространенным применением шумового измеритель ного моста является определение импедансов и резонансных частот при емо-передающих антенн.

Для этого к измерительному мосту с помощью короткого коаксиаль ного кабеля с волновым сопротивлением, равным волновому сопротив лению фидера измеряемой антенны подключается измерительный приемник, а к другому разъему подсоединяется измеряемая антенна.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИМПЕДАНСА

Потенциометр моста RESISTANCE устанавливается в положение, соответствующее импедансу (волновому сопротивлению) антенного ка беля (50 или 75 Ом для большинства применений).

Конденсатор переменной емкости REACTANSE устанавливается в среднее положение (ноль). Приемник настраивается на ожидаемую ре зонансную частоту антенны. Включается мост и выставляется некото рый уровень шумового сигнала. С помощью переменного резистора постарайтесь настроится на минимальный уровень шума. С помощью конденсатора REACTANCE до полнительно понижайте уровень шума. Эти операции надо повторить несколько раз, т.к. регуляторы влияют друг на друга.

Настроенная в резонанс антенна должна иметь нулевое реактивное сопротивление, а активное, —должно соответствовать волновому сопро тивлению применяемого кабеля. Вреальных антеннах сопротивления, как активное, так и реактивное могут существенно отличаются от расчетных.

Для этого используются определенные методы согласования. При этом возможны несколько вариантов показаний прибора:

1. Если активное сопротивление близко к нулю, то возможно замыкание в кабеле; если активное сопротивление близко к 200 Ом при отключенном "расширителе диапазона", то возможен обрыв в кабеле.

2. Если прибор показывает индуктивный резонанс, то антенна слиш ком длинная, если емкостной, то — короткая.

Длину антенны можно откорректировать. Для этого определяется ее реальная резонансная частота Fpe 3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ.

Приемник настраивается на ожидаемую резонансную частоту. Пе ременный резистор RESISTANCE устанавливается на сопротивление 75 или 50 Ом. Конденсатор REACTANCE устанавливается в нулевое положение, а приемник медленно перестраивается до получения минимального шумового сигнала.

Если антенна обладает высокой добротностью, то минимум легко пропустить при быстрой перестройке по частоте.

Приемник надо перестраивать вниз по частоте при индуктивном импедансе и вверх по частоте — при емкостном до получения минимального шумового сигнала. Подстраивая регуляторы моста, необходимо дополнительно добиться снижения шума.

Можно лишь удивляться, как сильно отличаются характеристики дипольных и других антенн от расчетных, если они расположены близко от поверхности Земли и каких-либо громоздких предметов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ЛИНИИ СВЯЗИ .

При некоторых работах по согласованию антенн и пр. требуются кабели, кратные четверть или полуволне на определенной частоте.

Для этого используется следующий метод:

1. Установите замыкающую перемычку на измерительном разъеме. Регуляторами RESISTANCE и REACTANCE добейтесь минимального шумового сигнала. Оба регулятора должны находится в области нулевых положений шкалы.

2. Снимите перемычку и подсоедините исследуемый кабель к изме рительному плечу.

3. Для определения длины кабеля, кратной четверть волне, требуется аккуратно укорачивать кабель до получения минимального сигнала, при разомкнутом конце.

4. Для определения длины исследуемого кабеля, кратной полуволне, кабель замыкают на конце во время каждого измерения.

Литература

1. CQ—magazine, august 1984.

2. JJ.Carr. Two—way radio and broadcast equipment, N.J. USA

R — D

Простой метод согласования КВ антенн в «холодном» режиме.
В настоящее настройка и согласование антенн проводится в основном с использованием КСВ-метров, когда на антенну подается довольно большая ВЧ мощность. При этом антенна ее излучает, а так как при настройке приходится несколько раз перестраивать передатчик в пределах диапазона работы антенны, создаются значительные помехи другим радиостанциям.

Между тем, есть еще один метод настройки антенн - с помощью ВЧ моста, он описан в известном всем справочнике Ротхаммеля. Но и в этом случае для работы моста требуется значительная мощность, которая может обеспечить достаточный ток в плечах моста.
Однако, если несколько модернизировать мост, то можно для настройки обойтись сигналом обычного ВЧ генератора сигналов, с напряжением на выходе 0,5 - 1 вольт. Но для этого необходимо, чтобы ВЧ сигнал был модулирован низкочастотным сигналом 400 -1000 гц, а ещу лучше чтобы генератор работал в режиме видеомодуляции импульсами такой частоты.
Такие режимы есть практически во всех современных генераторах сигналов.
Схема подключения для настройки антенны на нужную частоту и согласования ее с коаксиальным кабелем 50 ом приведена на рисунке. ВЧ генератор ставится в режим видеомодуляции или АМ с коэффициентом модуляции 100% и подключается к гнезду Х1, антенна - желательно сначала непосредственно - подключается к гнезду Х2. В гнезда ХТ подключаются головные телефоны.
Затем генератор настраивается на частоту работы антенны. Если при этом в наушниках слышится НЧ сигнал частоты модуляции генератора, значит, на данной частоте антенна имеет входное сопротивление, отличное от активного 50 ом. Перестраивая генератор по частоте в ту и другую сторону от установленной, добиваемся пропадания сигнала в наушниках. Это и будет частота, на которой входное сопротивление активное и равно 50 ом.
В зависимости от того, в какую сторону и насколько отличается эта частота от нужной, изменяем геометрические размеры антенны или данные согласующих элементов, и вновь проверяем частоту баланса моста. Добившись баланса на необходимой частоте, подключаем к антенне фидер 50 ом, и производим аналогичную проверку антенно - фидерного тракта полностью.
При исправном фидере и правильно проведенной настройке, после подключения фидера разницы в измерениях с фидером или без не наблюдается, а подключение КСВ метра показывает КСВ равный 1, или близкий к нему.
Данный метод испытан при настройки антенн до диапазана 14 мгц, настраивались как проволочные антенны на 160 и 80 метров, так и 4 элементная антенна на диапазон 20 метров.
Во всех случаях удавалось быстро и точно произвести настройку.