Главная страница -> VRTP -> Texнологии -> Радиосвязь -> Приборы и настройка аппаратуры для КВ и УКВ радиосвязи

Мечта многих радиолюбителей - антенный анализатор типа MFJ259. Но... жалко отдавать 200 американских денежек, которые с успехом можно было бы вложить (разумеется в тайне от жены) в покупку будущего буржуйского трансивера.
И вот в забугорной печати появились статьи с приборами нашей мечты, но значительно проще. Это публикация немецкого радиолюбителя DJ1UGA (Hans Nussbaum) в журнале "Funk" N1/2004, а также французского коллеги F6BQU (Luc Pistorius) в журналах "QRP-Report" N 3/2004 и "CQ-PA" N 11/2004.

Основой обеих схем является микросхема LTC1799 (фирма Linear Technologies), которая представляет собой прецизионный ГУН, генерирующий прямоугольные сигналы высокой частоты и стабильной амплитуды в широком диапазоне частот. Оба автора в один голос утверждают, что хотя сигнал и имеет высшие гармоники (в основном нечетные), они практически не влияют на качество проводимых измерений.

Так вот, схемы этих авторов, при одинаковых генераторах, отличаются только измерительными мостами. Прибор Ханса (DJ1UGA) позволяет измерять КСВ антенн, работает он в диапазоне 1,5...30 МГц и в нем применен резистивный мост. Прибор проградуирован в значениях КСВ и рассчитан только на 50-омные нагрузки.

Люк (F6BQU) в своем приборе применил дифференциальный измерительный мост на торроидальном сердечнике. Диапазон измерений такой же - 1,5...30 МГц. Но его прибор более функционален, так как позволяет измерять как активную, так и реактивную составляющую подопытной антенны. Кроме того, он дополнил свой прибор частотомером собственной конструкции на PIC-контроллере (конечно это на любителя). Так что получился вполне солидный аппарат внешне похожий на MFJ259.

Наморщив ум и погрузившись в глубокую медитацию я наконец вспомнил, что когда-то баловался с "чудом" отечественного микросхемостроения - микросхемой 531ГГ1. Этот зверь содержит в своей утробе аж два генератора, требует всего два навесных частотозадающих элемента и работает в диапазоне частот от единиц Герц до 70 МГц(!). Правда вот, жрет наша зверюга 110...150 мА (буржуйский клоп в несколько раз экономичнее).

Схема получилась до смешного простой. Задающий генератор, мост и стабилизатор напряжения. Один из генераторов микросхемы 531ГГ1 включен по типовой схеме, которую я нашел в книге В.Л. Шило "Популярные цифровые микросхемы". В качестве моста использован вариант, предложенный Люком (F6BQU). Дифференциальный мост выполненный на ферритовом кольце состоит из трех идентичных обмоток. На первую обмотку трансформатора Т1 подается высокочастотный сигнал с генератора. Две другие обмотки образуют мост в одно плечо которого включена измеряемая антенна и постоянный конденсатор, а во второе - переменный резистор R6 и переменный конденсатор Cv. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце Н600 диаметром 10 мм. Обмотки выполнены одновременно жгутом из трех свитых вместе проводов диаметром 0,3 мм в эмалевой изоляции. Количество витков - 8, равномерно распределены по всему кольцу. Начало обмоток на схеме отмечено точками (будьте внимательны при распайке).

Высокочастотное напряжение на вторичных обмотках моста выпрямляется германиевыми диодами типа Д9 и поступает на микроамперметр. Германиевые диоды позволяют выпрямить более слабые сигналы и улучшить точность показаний микроамперметра при минимальных показаниях. Баланс моста достигается в случае равенства значений активных и реактивных сопротивлений в обоих плечах. Этого мы и стараемся достичь в момент измерений путем регулировки R6 и Cv. Остается лишь прочитать значения этих элементов, чтобы определить активную и реактивную составляющий нашей антенны на измеряемой частоте.

Обратите внимание, что номинал конденсатора С6 (100 пф) должен быть в два раза меньше, чем Cv (200 пф). Тогда при нулевой реактивной составляющей ручка переменного конденсатора Cv будет находиться в среднем положении, а потенциометр R6 при минимальном показании микроамперметра покажет нам активное сопротивление антенны.

Если при измерениях окажется, что минимум показаний достигается при значениях Cv < 100 пф, то это говорит о наличии индуктивной составляющей в антенне. Соответсвенно значение Cv > 100 пф указывает на емкостной характер реактивности в нашей антенне. Чем больше отклонение Cv от среднего значение, тем больше реактивная составляющая испытуемой антенны.

Регулировка и калибровка прибора не должны вызвать осложнений. Схема настолько проста, что ошибок, будем надеяться, у вас не будет.

Начнем с генератора. При указанных на схеме номиналах резисторов R1-R3 и переменном конденсаторе C1, генератор перекрывает весь КВ диапазон от 1,5 до 30 МГц. Подстроечным резистором R3 "вгоняем" генератор по краям диапазона, при этом потенциометр R2 должен быть в среднем положении. Надо отметить, что перекрытие всего диапазона одним конденсатором С1 целесообразно лишь с применением частотомера. Если вы не планируете использовать частотомер, то лучше сделать генератор многодиапазонным. Надо взять переменный конденсатор небольшой емкости и с помощью переключателя добавлять параллельно ему постоянные конденсаторы. Остается проградуировать генератор на каждом диапазоне.

Итак, продолжаем регулировку. Выставляем частоту приблизительно 15 МГц. К измерительному гнезду Zx подключаем нагрузку 50 ом, которая не должна быть индуктивной. (Для этой цели лучше использовать терминаторы на 50 ом, которые используются в локальных вычислительных сетях, и которые легко приобрести в магазине или у друзей компьютерщиков.) Устанавливаем ручку конденсатора Cv примерно в среднее положение. Увеличиваем сигнал с нашего генератора резистором R5 до максимального показания микроамперметра и затем резистором R6 ищем глубокий провал в показаниях прибора. Эта позиция соответствует сопротивлению нагрузки и равняется 50 ом. Отмечаем на шкале резистора R6 эту позицию меткой "50". Далее доводим показания прибора до абсолютного минимума с помощью переменного конденсатора Cv и отмечаем позицию Cv равную "0". Это точка означает отсутствие реактивной составляющей в нашей нагрузке. Убеждаемся, что минимальный провал при данных значениях R6 и Cv присутствует во всем диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц (стрелка прибора не движется).

Промежуток между нулевым и максимальным значением емкости конденсатора Cv пометим как "Емкостная составляющая" (XC), а промежуток от нуля до минимума Cv пометим как "Индуктивная составляющая" (XL).

Откалибровать потенциометр R6 можно двумя способами. Либо продолжать подключать различные нагузки (75, 100, 150 ом и т.д.), либо просто измерить омметром сопротивление R6 в разных положениях и нанести соответствующие метки на шкалу.
Заметьте, что в данном случае применен потенциометр R6 с номиналом 250 ом. Если вы расчитываете работать с антеннами имеющими более высокое сопротивление, то просто замените его, например на 510 ом.

Шкалу прибора можно откалибровать в единицах КСВ от 1 до 6, подключая вместо антенны различные резисторы, соответствующие определенным значениям КСВ, например, 25 Ом или 100 Ом для КСВ=2, 150 Ом для КСВ=3, 250 Ом для КСВ=5 и т.д. Перед началом измерений потенциометр R6 устанавливаем в положение "50", а конденсатор Cv - в "0". Нажимаем кнопку "Калибровка" и потенциометром R5 ("Уровень") устанавливаем стрелку прибора на цифру "3" его шкалы, предварительно установив необходимую частоту.

Ну вот, кажется и все! Теперь у вас свой антенный анализатор. И будем надеяться, что он доставит вам не мало удовольствия при настройке антенн.

Март 2005 г.
Николай Большаков (RA3TOX), г. Нижний Новгород.

Источники информации:
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 "Популярные цифровые микросхемы", М. Радио и связь, 1987 г.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Класс. Либо я ленив, либо разделяю точку зрения, что краткость - сестра таланта.. Тут и выкинуть нечего лишего. Проще не бывает.

Эд, мне бы твою лень Кроме шуток, существует огромное число "примочек", делающих жизнь чуть проще и приятней. Надо хотя бы знать, что они существуют. Насчет что "краткость - сестра таланта", оно так, но она ещё и "тёща гонорара"... Кстати, ув. Dart уже использовал ГГ1 для удушения "шансона". Саму микру я паял 100-ватным паяльником - все что было под рукой. Задорнов говорит, что в таких случая охватывает гордость, за мать нашу, радиотехническую промышленность - вряд ли буржуйские аналоги выдержали бы такое...

Схема хорошая, только частоту микросхема плохо держит. Особенно выше 10 МГц. Трансивером еле успевал ее догонять........

А нужна ли здесь долговременная стабильность как у ГПД? Сам процесс измерения занимает около 15 сек., сделать три замера, подсчитать среднее - 1 мин. Потом существующая погрешность 5-10% вытаскивается, например, согласующим устройством, в полосе любительских диапазонов это не так сложно. Можно использовать синтез или ГУНы - а стоит ли? Потеряем главное достоинство - простоту. Еще один момент - многое зависит от конструктивного исполнения. Утопить микросхему в 5 мм. дюральке и простейшая термокомпенсация - вполне хватает для комфортной работы. В оригинале автор еще прицепил шкалу Денисова на PICе - т. е. есть возможность оперативно отслеживать частоту на которой проводятся измерения.
Для случаев когда инструментальную погрешность надо сделать минимальной еще используют мощные кварцевые генераторы. Но в любительской практике это довольно редкая вещь - фиксированная частота нужна не так часто.
Вот как эту железку сделал сам автор:

Это сообщение отредактировал ir316 - Oct 17 2009, 04:59 AM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

У К531ГГ1 аналог 74SL124. Кушает раз в 10 меньше. Вот не поверю, что в прибалтике паяльников нет Я недавно китайский для дома взял. Всего 2 бакса, а выглядит почти как ERSA. Паять куда приятней.. А то чем ГИРы паять будем? (кстати тема пропала - вчера искал и не нашел).

Эд, какая Прибалтика? Сказать - так обхохочешься Довольно Средняя Азия
Тема по ГИРам - все ОК вроде : http://vrtp.ru/index.php?showtopic=13342 Насчет аналога - за инфо спасибо, правда там вопрос спорный - кто чей аналог

Терзают смутные сомнения что микросхема здесь не причем. Вот еще пример её использования в генераторе, при желании можно использовать этот генератор для антенного анализатора, и подключить его выход к левому концу С3, или не использовать усилитель - тогда к 10 ноге микросхемы. Схему предложил Ю.В. Радков.

Фишки этой схемы:
-возможность получения узко- и широкополосной ЧМ модуляции ВЧ сигнала;
-в использовании линейной зависимости частоты генератора от напряжения. В этом случае можно так подобрать режимы и элементы, что вместо частотомера для индикации рабочей частоты можно использовать "желтый" мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Такое решение, наверное оправдано для начинающих, когда сборка частотомера только планируется. А может и не только для начинающих. Разумеется, это компромисс и иллюстрация возможностей 561ГГ1, и при первой же возможности надо постараться собрать "нормальный" частотомер.

Коротко по схеме:
Этот генератор вырабатывает сигналы в диапазоне от 10 до 50 МГц. Сигнал можно промодулировать по частоте подав НЧ напряжение от ГНЧ или микрофона. (Жук, блин!) Девиация частоты зависит от величины этого напряжения 3Ч. Если нужна девиация 50-100 кГц, то, при крайнем верхнем положении потенциометра R9, модулирующее напряжение 3Ч должно быть 0,5-1 V. При узкополосной модуляции напряжение 3Ч должно быть в 30-50 раз меньше.

Генератор выполнен на микросхеме К531ГГ1. Его частота находится в прямой линейной зависимости от напряжения на выводе 2 D1. Органом настройки является переменный резистор R4. Он изменяет напряжение на выводе 2 D1. Сюда же подается и модулирующее напряжение 3Ч через конденсатор С4.

Для приблизительного определения частоты используется мультиметр, который подключается к выводу 2 D1 через нормирующий делитель R1-R2-R8-R9. задача которого в том, чтобы напряжение с вывода 2 D1 подать на мультиметр так, чтобы показания мультиметра соответствовали частоте. Мультиметр должен быть включен на предел измерения постоянного напряжения до 2000 mV. в таком случае чтобы узнать частоту в МГц нужно будет показания мультиметра разделить на 10, например, индикация «200mV» значит, что частота равна 20МГц. Но нужно принять во внимание, что так (по мультиметру) можно только примерно определить частоту, а при точной установке - необходимо пользоваться частотомером.

На транзисторе VT1 выполнен буферный усилитель снижающий влияние нагрузки на работу генератора, и повышающий уровень выходного сигнала.
Катушка L1 бескаркасная, внутренним диаметром 4 мм, содержит 10 витков ПЭВ 0,43. Налаживание. Перекрытие по частоте устанавливают подбором сопротивления R5. Напряжение на точке соединения R1 и R2 должно быть равно 2V, а соответствие показаний мультиметра устанавливают подбором сопротивления R8.

При желании, можно использовать этот генератор для проверки ЧМ приёмников.
Реально, на приемник (450 MHz) конструкции ув. Vla, принималась 9 гармоника частоты 50 MHz и удавалось подстроить входные контура на максимум сигнала.

Это сообщение отредактировал ir316 - Oct 17 2009, 10:51 AM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Схема отличная!!!! Просто и без затрат, точности, конечно, нет, но "куда копать" при настройке антенны покажет.
Хочу сделать, но КПЕ огромный дефицит. С1 можно подобрать под диапазоны переключателем (6 полож) , а как быть с Cv ?
Найду КПЕ - буду делать с частотомером.
(Может кто собирал? Поделитесь )

Думаю нагрузку (50ом) для оперативности через переключатель тоже надо.

Это сообщение отредактировал nonfire - Aug 7 2014, 03:43 PM