Какую выбрать антенну на автомобиль? Тут вариантов много. От самых дешевых и самых простых "удочек" до очень дорогих и длинных. Очевидно, надо выбирать, какого размера штырь еще не страшно ставить на авто. В общем, чем длиннее штырь, тем лучше связь (при условии, что антенна согласована).

Как настроить антенну? Для этого нужен пpибоp - КСВ-метp. Hе надо думать что можно настроить антенну без него. КСВ-метр стоит около 1000 руб. Hастраивать антенну в пеpвом приближении надо по минимуму КСВ (коэффициент стоячей волны), требуется добиться КСВ меньше 1,5; обычно автомобильную удается довести до 1,1. Надо иметь в виду, что работа при КСВ >3 может привести к повреждению выходного каскада передатчика импортной Си-Би рации (у раций производства КБ Беркут передатчики менее критичны к настройке антенн, из строя не выходят).

Вообще настойка и выбор антенн дело отдельного FAQ.

О чем надо помнить при выборе антенны? Антенна - лучший усилитель. Хорошая антенна позволит сэкономить на усилителе. Тем более что усилитель всё равно нельзя применять без достаточно хорошей антенны – он попросту выйдет из строя при плохом КСВ (хуже 2, если усилитель достаточно мощный).

Что такое фидер? Фидер, фидерная линия - это линия связи станции и антенны. В общем случае коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Фидер вносит потери в сигнал, поэтому кабель с меньшими потерями стоит дороже, но при большой длине может себя оправдывать. Фидер, питающий антенну, может работать в нескольких режимах:

Ненастроенный фидер Идеальное согласование (КСВ=1) получается при равенстве выходного сопротивления радиостанции, волнового сопротивления фидера (в частном случае коаксиального кабеля) и входного сопротивления антенны. Полоса частот, в которой выполняется условие достаточно хорошего согласования, определяется изменением комплексного выходного и входного сопротивлений передатчика и антенны соответственно, при изменении рабочей частоты. При работе в этом режиме длина фидера может быть произвольной. Большинство современных радиостанций и промышленных антенн имеют вх./вых. сопротивления (теоретически) 50 Ом и, при применении кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом, при настроенной антенне дополнительного согласования не требуется. Промышленные КСВ-метры также рассчитаны на 50 Ом.

Настроенный фидер. При использовании фидера с волновым сопротивлением, отличным от входного и выходного сопротивлений антенны и pадиостанции также можно добиться идеального согласования (КСВ=1). Достаточные условия для этого равенство входного и выходного сопротивлений антенны и pации, и длина фидера, кратная половине длины волны в фидере (т.е. с учетом коэффициента укорочения). В этом случае фидер работает в режиме (полуволнового) повторителя. Т.е. независимо от волнового сопротивления фидера, он не оказывает влияния на согласование антенны с p-ст. С этим связан известный способ "настройки" кабеля. К выходу p-ст (считаем 50 Ом) подключается КСВ-метр, затем кабель. К концу кабеля подключается эквивалент нагрузки - безиндукционный резистор 50 Ом. Постепенно укорачивая кабель, добиваются КСВ = 1. В этом случае длина кабеля должна получиться кратной полуволне (которая в кабеле RG-58c/u с полиэтиленовой изоляцией для СВ равна магическому числу 3.62 метра). при значительном изменении рабочей частоты согласование нарушается (т.к. меняется длина волны в кабеле).

Какие типы кабеля и разъёмов используются для подключения антенн? При подключении антенны к портативкам используют разъём TNC (резьбовой, надёжный) и BNC (отечественный СР-50) - байонетный, несколько менее надёжный, и кабель типа RG-58 с разными буквами (по электрическим свойствам).

На автомобилях используют разъём PL259 для тонкого кабеля (RG-58) и этот кабель (RG-58).

На базе используют разъём PL259 для толстого кабеля и кабель RG-213 (толстый с пониженными потерями). Существуют переходники с любого разъёма на любой.

Отечественный кабель используют в основном РК-50-2 (тонкий) и РК-50-7 (толстый) для базы.

Что такое согласование антенны? Грубо говоря коэффициент полезного действия системы станция-фидеp-антенна, а также процесс получения максимального кпд. Зависит от частоты, т.е. на одной частоте, например, в 20 канале сетки C оно хорошее, а в каналах 1 и 40 той же сетки C оно может быть плохим. Подстраивается длиной штыревой антенны или фидерного кабеля, или специальным согласующим устройством, по-английски - матчером. В общем случае эквивалентное сопротивление на антенном разъёме станции (усилителя) 50 Ом. Эквивалентное сопротивление разных антенн существенно разное, от 30 до нескольких тысяч Ом. В фирменных антеннах уже сделано конструктивное согласование, самоделки лучше подключать через матчер, но, поскольку сопротивление антенны зависит ещё и от местных условий, любую антенну надо подстраивать на месте.

Что представляет собой матчеp? В простейшем случае П-контуp, состоящий из катушки индуктивности и двух переменных емкостей. Подстраивая эти ёмкости, можно изменять входное и выходное комплексное сопротивление этого четыpехполюсника, чем и достигается согласование.

Что такое КСВ? Коэффициент стоячей волны - мера согласования. Бывает от 1 (идеал) до 3 (плохо, но работать можно), 4...5 - работать не рекомендуется, может оказаться и больше. Измеряется специальным прибором - КСВ-метром. Пользуются им так: прибор включить между антенной и усилителем (станцией). Внимание: прибор должен допускать работу при Вашей мощности!!! Переключатель поставить в положение FWD (прямое включение). Включите передачу, выставьте ручкой стрелку на конец шкалы, переключите прибор в положение REF, включите передачу, считайте значение КСВ.

Потери мощности:

КСВ=1- потери 0%

КСВ=1,3 - потери 2%

КСВ=1,5 - потери 3%

КСВ=1,7 - потери 6%

КС=2 - потери 11%

КСВ=3 - потери 25%

КСВ=4 - потери 38%

КСВ=10- потери 70%

Но прирост в эффективности за счёт длины - как правило- гораздо существеннее потерь в мощности - т.е. более длинная антенна с худшим КСВ обычно лучше, чем короткая антенна с хорошим КСВ (в формулах дальность пропорциональна корню четвёртой степени из мощности (при сильных электромагнитных помехах скорее корню квадратному), т.е. потеря мощности на 16% приведёт к уменьшению дальности на 2-4%). А вот физические размеры антенны, высота верхней точки над землёй - во все формулы дальности связи входят как прямая пропорциональность дальности, а отнюдь не корни квадратные или 4-ой степени, т.е. влияют на дальность радиосвязи гораздо сильнее).

Часто у клиента, особенно если он покупает рацию впервые, возникает недоумение при упоминании о том, что для использования рации нужно настроить антенну, а именно необходима настройка КСВ антенны . Что такое КСВ? Этот термин человеку, далекому от технических тонкостей, малопонятен и порой даже пугает. На самом деле всё просто.

Что такое КСВ? Настройка антенны производится при помощи специального прибора - КСВ-метра. Он измеряет коэффициент стоячей волны и показывает потери мощности в антенне. Чем меньше это значение (КСВ), тем лучше. Идеальное значение - 1, но на практике оно недостижимо из-за потерь сигнала в кабеле и разъемах, рабочим считается значение 1,1 - 1,5, допустимыми - значения от 2 до 3. Почему допустимыми? Потому что при слишком большом значении КСВ ваша антенна начинает не столько излучать сигнал в эфир, сколько "загонять" его обратно в рацию. А что это означает и чем это плохо, спросите вы? Во-первых, вы проигрываете в дальности связи, т. к. снижается эффективность вашей системы «рация-антенна». Во-вторых, перегреваются выходные каскады радиостанции, вплоть до возможного выхода из строя. Именно поэтому важна настройка КСВ антенны после её установки . Одним из недорогих КСВ-метров является SWR-420 или SWR-430 производства компании Optim . Он может применяться с радиостанциями диапазона 27 МГц, имеющими выходную мощность передатчика до 100 Вт. Погрешность измерений составляет не более 5%. Используя данный прибор можно добиться значений КСВ = 1,1 - 1,3, в зависимости от типа выбранной антенны (врезная или магнитная) и места ее установки. Но зацикливаться на этом не нужно. 1,5 – вполне рабочее и безопасное значение.

Как производится настройка КСВ антенны СБ диапазона ? Антенна устанавливается на кузов автомобиля, желательно в самую высокую его точку. Место установки следует выбирать тщательно, т. к. антенна должна будет находиться в нем постоянно. При установке врезной антенны следует обеспечить нормальный контакт антенны (или кронштейна) с массой и внимательно следить, чтобы не было коротких замыканий в кабеле и точках подключения кабеля к антенне и рации. Важно понимать, что кузов вашего автомобиля – это тоже элемент антенны, поэтому к месту установки и качеству контакта с массой нельзя относиться пренебрежительно.

КСВ-метр следует подключить к радиостанции через разъем TX , антенну подключить к разъему ANT и выбрать предел проходящего уровня мощности. Для калибровки прибора необходимо установить переключатель в положение FWD , включить радиостанцию на передачу на нужном канале и установить стрелку индикатора SWR на крайнее деление SET красной шкалы. После этого прибор готов для измерений. Для проверки КСВ на текущем канале переводим переключатель в положение REF (радиостанция при этом продолжает работать на передачу) и смотрим на показания индикатора по верхней шкале, это и будет действительное значение КСВ. Если оно лежит в интервале 1-1,5 - настройку можно считать законченной и успешной. Если выходит за это значение, то начинаем подбирать оптимальное значение. Для этого сначала находим минимальное значение КСВ на различных каналах или даже сетках. Руководствуемся простым правилом: если КСВ увеличивается с ростом частоты, то антенну нужно укоротить, если уменьшается, то удлинить . Открутив фиксирующие штырь винты, двигаем его в нужную сторону, затягиваем винты и снова проверяем показания прибора. Если штырь вставлен до предела, а КСВ все еще высокий, то придется укорачивать штырь физически путем откусывания. Если штырь выдвинут максимально, то придется увеличивать длину согласующей катушки (на практике, в этом случае антенну проще поменять).

В города Белоярский, Белорецк, Верхняя Салда, Глазов, Губкинский, Каменск-Уральский, Качканар, Коротчаево, Красноуральск, Кунгур, Кушва, Лангепас, Невьянск, Приобье, Радужный, Салават, Стрежевой, Туймазы, Урай, Междуреченский, Надым, Озерск, Пионерский, Пуровск, Бузулук, Пелым, Покачи, Прокопьевск, Пурпе, Югорск, Северск, Серов, Сибай, Соликамск, Сухой лог, Чайковский, Чусовой, Октябрьский, Симферополь, Тобольск, Ишим, Когалым, Шадринск, Нягань, Сарапул, Южноуральск - компанией КИТ .

Доставка КСВ-метра возможна в любые населенные пункты Почтой России наложенным платежом или EMS Почтой , например: Алапаевск, Артёмовский, Асбест, Астана, Актобе, Аксу, Атырау, Аксай, Алматы, Балхаш, Байконур, Балаково, Берёзовский, Богданович, Верхняя Пышма, Заречный, Ивдель, Ирбит, Камышлов, Карпинск, Караганда, Кировград, Костанай, Кокшетау, Кызылорда, Семей, Краснотурьинск, Красноуфимск, Лесной, Нижняя Салда, Нижняя Тура, Новоуральск, Первоуральск, Полевской, Ревда, Североуральск, Сысерть, Щелкун, Тавда, Верещагино, Нытва, Лысьва, Красновишерск, Александровск, Краснокамск, Очёр, Полазна, Чернушка, Горнозаводск, Добрянка, Гремячинск, Кудымкар, Губаха, Яйва, Викулово, Ярково, Нижняя Тавда, Ялуторовск, Каскара, Казанское, Боровский, Петропавлоск, Ромашево, Голышманово, Павлодар, Тарманы, Талдыкорган, Жезказган, Винзили, Большое Сорокино, Богандинский, Упорово, Уральск, Усть-Каменогорск, Шымкент, Тараз, Омутинское, Бердюжье, Абатское, Антипино, Исетское, Туртасе, Норильск, Салехард, Воркута, Воткинск, Экибастуз.

Компания РеалРадио следит за новинками в области радиосвязи и рада предложить самые современные средства связи для выполнения любых задач. Профессиональная радиосвязь – наша специализация!

Антенна - устройство преобразующее колебания электрического тока в волну электромагнитного поля (радиоволну) и обратно.

Антенны обратимые устройства, то есть как антенна работает на передачу, так она будет работать и на приём, если работает эффективно на приём то будет работать хорошо и на передачу.

Фидер - кабель соединяющий радиостанцию с антенной.
Кабели бывают разного волнового сопротивления и разной конструкции.
Так как в радиостанциях гражданского диапазона выходное/входное сопротивление 50 Ом и несимметричный выход, то нам подходят в качестве фидера коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом, например: РК 50-3-18 или RG 8 или RG 58.
Не нужно путать волновое сопротивление и омическое. Если тестером померить сопротивление кабеля то тестер покажет 1 Ом, хотя волновое сопротивление у этого кабеля может быть 75Ом.
Волновое сопротивление коаксиального кабеля зависит от соотношения диаметров внутреннего проводника и внешнего проводника (у кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом центральная жила толще чем у 75-ти Ом-ного кабеля того же внешнего диаметра).

КСВ - коэффициент стоячей волны, то есть соотношение мощности которая идёт по кабелю до антенны и мощности, которая возвращается по кабелю отражаясь от антенны в связи с тем, что её сопротивление не равно сопротивлению кабеля.
Да, высокочастотное напряжение ходит по проводам не так как постоянный ток, оно может отражаться от нагрузки, если нагрузка или кабель не того волнового сопротивления.
КСВ показывает качество передачи энергии из радиостанции в антенну и обратно, чем меньше КСВ тем лучше согласована радиостанция с фидером и антенной. КСВ не может быть меньше 1.
КСВ не показывает эффективность антенны и на какой частоте она эффективнее работает. Например, КСВ будет 1, если на конце кабеля подключен резистор 50 Ом, но на резистор вас никто не услышит и вы никого на него не услышите.

Как работает антенна?

Переменный ток, как известно, меняет свою полярность с некой частотой. Если речь идёт от 27Мгц, то значит 27 миллионов раз в секунду полярность (+/-) у него меняются местами. Соответственно 27 миллионов раз в секунду электроны в кабеле бегут то слева на право, то справа на лево. Учитывая, что электроны бегают со скоростью света 300 миллионов метров в секунду, то для частоты 27 мегагерц до смены полярности тока они успевают пробежать лишь 11 метров (300/27), а потом возвращаются обратно.
Длина волны - расстояние, которое пробегают электроны до тех пор, пока их потянет обратно сменившейся полярностью источника.
Если к выходу радиостанции мы подключим кусок провода, другой конец которого просто висит в воздухе, то в нём и будут бегать электроны, бегающие электроны создают вокруг проводника магнитное поле, а на его конце электростатический потенциал, которые будут меняться с частотой, на которой работает радиостанция, то есть провод создаст радиоволну.
Минимальное расстояние, которое должны пробегать электроны, что бы шло эффективное преобразование переменного тока в радиоволну и радиоволны в ток равно 1/2 длины волны.
Так как любой источник тока (напряжения) имеет два вывода, то получается минимальная эффективная антенна состоит из двух кусков провода длиной по 1/4 длины волны (1/2 делить на 2), при этом один кусок провода подключен к одному выводу источника (выходу радиостанции), другой в к другому выводу.
Один из проводников называют излучающим и подключают к центральной жиле кабеля, другой "противовесом" и подключают к оплётке кабеля.
* Если расположить 2 куска провода каждый длиной 1/4 длины волны, один над другим, сопротивление такой антенны будет примерно 75 Ом, кроме того, она будет симметричная, то есть напрямую коаксиальным (не симметричным) кабелем её подключать не очень хорошая идея.

Стоп, как же работают тогда укороченные антенны (например 2 метра на 27МГц) и антенны состоящие только из штыря на автомобиле?
Для штыря на машине - штырь это первый кусок провода ("излучатель"), а кузов машины второй провод ("противовес").
В укороченных антеннах часть провода скручена в катушку, то есть для электронов длина штыря равна 1/4 длины волны (2 метра 75 см на 27МГц), а для хозяина штыря всего 2 метра, остаток находится в катушке, которая спрятана от непогоды в основании антенны.

Что будет, если к радиостанции подключить очень короткие или очень длинные провода в качестве антенны?
Как уже говорилось выше, волновое сопротивление выхода/входа радиостанции 50 Ом, соответственно антенна, являющаяся для неё нагрузкой, должна иметь тоже сопротивление 50 Ом.
Провода короче или длиннее 1/4 длины волны будут обладать другим волновым сопротивлением. Если провода короче, то электроны будут успевать добежать до конца провода и хотеть бежать дальше, прежде чем их потянет обратно, соответственно они уткнуться в конец провода, поймут что там обрыв, то есть большое, бесконечное сопротивление и сопротивление всей антенны будет большим, тем больше, чем провод короче. Слишком длинный провод тоже будет работать не правильно, его сопротивление тоже будет выше, чем нужно.
Электрически короткую антенну сделать эффективной невозможно, она всегда проиграет электрической длине 1/4, электрически длинная антенна требует согласования по сопротивлению.
* Разница "электрически короткой" от "физически короткой" в том, что можно скрутить в катушку провод достаточной длины, при этом физически катушка будет не такой длинной. Такая антенна будет достаточно эффективна, но на малом числе каналов и в любом случае проиграет штырю длиной 1/4 длины волны.
Ещё важно понимать, что от того, под каким углом друг к другу находятся проводники антенны, излучатель и противовес, тоже зависит не малое - её направленность (направление её излучения) и её волновое сопротивление.

Так же есть такое явление как коэффициент укорочения антенны, это явление связано с тем, что проводники имеют толщину, а конец проводника ёмкость к окружающему пространству. Чем толще проводник антенны и чем выше частота на которой должна работать антенна, тем больше укорочение. Так же чем толще проводник из которого сделана антенна, тем она широкополоснее (больше каналов перекрывает).

Направленные антенны и поляризация излучения

Антенны бывают:
+ С горизонтальной поляризацией - проводники антенны расположен горизонтально;
+ С вертикальной поляризацией - проводники расположены вертикально.
Если попытаться принимать на антенну с вертикальной поляризацией сигналы передаваемые антенной с горизонтальной поляризацией, то будет проигрыш в 2 раза (3дБ) по сравнению с приёмом на антенну той же поляризации как и передающая.

Кроме того, антенны могут быть:
+ Направленные - когда излучение и приём волн идёт в неком одном или нескольких направлениях.
+ Не направленные (с круговой диаграммой направленности) - когда радиоволны излучаются и принимаются равномерно со всех направлений.

Пример: вертикальный штырь имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, то есть одинаково излучает и принимает радиоволны от источников вокруг себя.

Что такое усиление антенн?

Если речь идёт именно об усилении антенны, а не об усилителе подключенном к антенне и требующим проводов питания, то усиление антенны, это её способность концентрировать радиоволны в некоторой плоскости или направлении, туда, где находятся желаемые для связи корреспонденты.
Например, вертикально расположенные два штыря по 1/4 длинны волны (вертикальный диполь), излучают равномерно по кругу, но это если смотреть сверху на него, а если сбоку, то окажется что часть энергии излучается в землю, а часть в космос. Коэффициент усиления диполя равен 0 dBd. В земле и в космосе для нас нет полезных сигналов, соответственно путём изменения конфигурации диполя (удлинив одну его часть до 5/8 длины волны) можно добиться, что излучение сосредоточится в горизонте, а в космос и в землю будет излучаться мало, усиление такой антенны составит примерно 6 dBd.

Если вам интересно узнать в подробностях как работают антенны, фидеры, увидеть полные формулы, почитайте книгу: К.Ротхаммель Антенны.

Напомним главное:

Длина волны = 300 / частота канала связи

Минимальная длина эффективной антенны = длина волны / 2

Чем толще проводники из которых сделана антенна, тем больший вклад вносит коэффициент укорочения в её длину.

КСВ показывает качество передачи энергии от радиостанции в антенну, но не показывает эффективность антенны.

Теперь на примерах:
300 / 27,175 = 11 метров 3 сантиметра длина волны.
Вся антенна для эффективной работы должна иметь длину 5 метров 51 сантиметр, соответственно штырь будет иметь длину 2 метра 76 сантиметров.
С учётом К_укорочения для штыря из трубки диаметром 20мм длина штыря будет примерно 2 метра 65 сантиметров.

Какие антенны обычно применяют на гражданском диапазоне

Антенна 1/4 ГП ("гэпэшка" или "четвертушка")

Штырь на врезном или магнитном основании, внутри которого установлена удлиняющая катушка, дополняющая его электрическую длину до 1/4. Противовесом является кузов автомобиля, который подключен или напрямую (для врезных антенн) или через ёмкость конденсатора образуемого магнитом основания и поверхностью кузова.

На высокочастотных диапазонах, таких как LPD и PMR обычно применяют гэпэшки или 5/8, даже в автомобиле и в носимом варианте, в базовом варианте применяют коллинеарные антенны (антенные системы из электрически и механически связанных между собой нескольких антенн 1/2 или 5/8, что позволяет достигать К_усиления антенны 10 dbi и более, то есть сжимать излучение в тонкий горизонтальный блин).

Прибор для измерения качества согласования фидера с антенной (КСВ-метр) является непременной составной частью любительской радиостанции. Насколько достоверную информацию о состоянии антенного хозяйства дает такой прибор? Практика показывает, что далеко не все КСВ-метры заводского изготовления обеспечивают высокую точность измерений. В еще большей степени это справедливо, когда речь идет о самодельных конструкциях. В предлагаемой вниманию читателей статье рассматривается КСВ-метр с токовым трансформатором. Приборы такого типа получили широкое распространение как у профессионалов, так и у радиолюбителей. В статье дана теория его работы и проанализированы факторы, влияющие на точность измерений. Завершает ее описание двух несложных практических конструкций КСВ-метров, характеристики которых удовлетворят самого взыскательного радиолюбителя.

Немного теории

Если подключенная к передатчику однородная соединительная линия (фидер) с волновым сопротивлением Zо нагружена на сопротивление Zн≠Zо, то в ней возникают как падающая, так и отраженная волна. Коэффициент отражения г (reflection) в общем виде определяют как отношение амплитуды отраженной от нагрузки волны к амплитуде падающей. Коэффициенты отражения по току г, и по напряжению ru равны отношению соответствующих величин в отраженной и падающих волнах. Фаза отраженного тока (по отношению к падающему) зависит от соотношения между Zн и Zо. Если Zн>Zо, то отраженный ток будет противофазен падающему, а если Zн

Величину коэффициента отражения r определяют по формуле

где Rн и Хн - соответственно активная и реактивная составляющие нагрузочного сопротивления При чисто активной нагрузке Хн = 0 формула упрощается до r=(Rн-Zо)/(Rн+Zо). Например, если кабель с волновым сопротивлением 50 Ом нагружен резистором сопротивлением 75 Ом, то коэффициент отражения будет r = (75-50)/(75+50) = 0,2.

На рис. 1 ,а показано распределение напряжения Uл и тока Iл вдоль линии именно для этого случая (потери в линии не учитываются). Масштаб по оси ординат для тока принят в Zо раз больше - при этом у обоих графиков будет одинаковый размер по вертикали. Пунктирная линия - графики напряжения Uло и тока Iло в случае, когда Rн=Zо. Для примера взят участок линии длиной λ. При большей ее длине картина будет циклично повторяться через каждые 0,5λ. В тех точках линии, где фазы падающей и отраженной совпадают, напряжение максимально и равно Uл max -= Uло(1 + r) = Uло(1 + 0,2) = 1,2Uлo, а в тех, где фазы противоположны, - минимально и равно Uл min = Uло(1 - 0,2) = = 0,8Uло. По определению КСВ = Uл max/ /Uл min=1l2Uло/0I8Uло=1I5.

Формулы для расчета КСВ и r можно записать и так: КСВ = (1+r)/(1-r) и r = = (КСВ-1)/(КСВ+1). Отметим важный момент - сумма максимального и минимального напряжений Uл max + Uл min = Uло(1 + r) + Uло(1 - r) = 2Uno, а их разность Uл max - Uл min = 2Uлo. По полученным значениям можно рассчитать мощность падающей волны Рпад = Uло2/Zo и мощность отраженной волны Pотр = = (rUло)2/Zo. В нашем случае (для КСВ = 1,5 и r = 0,2) мощность отраженной волны составит всего 4 % от мощности падающей.

Определение КСВ по измерениям распределения напряжения вдоль участка линии в поисках значений Uл max и Uл min широко применялось в прошлом

не только на открытых воздушных линиях, но и в коаксиальных фидерах (преимущественно на УКВ). Для этого использовался измерительный участок фидера, имеющий длинную продольную щель, вдоль которой перемещалась тележка с вставленным в нее зондом - головкой ВЧ вольтметра.

КСВ можно определить, измеряя ток Iл в одном из проводов линии на участке длиной менее 0,5λ. Определив максимальное и минимальное значения, рассчитывают КСВ = Imax/Imin. Для измерения тока применяют преобразователь ток-напряжение в виде токового трансформатора (TT) с нагрузочным резистором, напряжение на котором пропорционально и синфазно измеряемому току. Отметим интересный факт - при определенных параметрах TT на его выходе можно получить напряжение, равное напряжению на линии (между проводниками), т.е. Uтл = IлZo.

На рис. 1,б приведены совместно график изменения Uл вдоль линии и график изменения Uтл. Графики имеют одинаковые амплитуду и форму, но сдвинуты один относительно другого на 0.25Х. Анализ этих кривых показывает, что можно определить г (или КСВ) при одновременном измерении величин Uл и UТЛ в любом месте линии. В местах расположения максимумов и минимумов обеих кривых (точки 1 и 2) это очевидно: отношение этих величин Uл/Uтл (или Uтл/Uл) равно КСВ, сумма равна 2Uло, а разность - 2rUлo. В промежуточных точках Uл и Uтл сдвинуты по фазе, и их нужно складывать уже как векторы, однако приведенные выше соотношения сохраняются, так как отраженная волна напряжения всегда обратна по фазе отраженной волне тока, а rUлo = rUтлo.

Следовательно, прибор, содержащий вольтметр, калиброванный преобразователь ток-напряжение и схему сложения-вычитания, позволит определить такие параметры линии, как r или КСВ, а также Рпад и Ротр при включении его в любом месте линии.

Первые сведения об устройствах такого рода относятся к 1943 г и воспроизведены в . Первые известные автору практические устройства были описаны в . Вариант схемы, взятый за основу, показан на рис. 2. Устройство содержало:

• датчик напряжения - емкостный делитель на С1 и С2 с выходным напряжением Uc, значительно меньшим, чем напряжение на линии Uл. Отношение р = Uc/Uл называется коэффициентом связи;
• токовый трансформатор Т1, намотанный на карбонильном кольцевом магнитопроводе. Его первичная обмотка имела один виток в виде проводника, проходящего по центру кольца, вторичная - n витков, нагрузка по вторичной обмотке - резистор R1, выходное напряжение - 2Uт. Вторичную обмотку можно выполнить из двух отдельных обмоток с напряжением Uт каждая и со своим нагрузочным резистором, однако конструктивно удобнее сделать одну обмотку с отводом от середины;
• детекторы на диодах VD1 и VD2, переключатель SA1 и вольтметр на микроамперметре РА1 с добавочными резисторами.

Вторичная обмотка трансформатора Т1 включена таким образом, что при подключении передатчика к левому по схеме разъему, а нагрузки - к правому, на диод VD1 поступает суммарное напряжение Uc + UT, а на диод VD2 - разностное. При подключении к выходу КСВ-метра резистивной эталонной нагрузки с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии, отраженная волна отсутствует и, следовательно, ВЧ напряжение на VD2 может быть нулевым. Это достигается в процессе балансировки прибора уравниванием напряжений UT и Uc с помощью подстроечного конденсатора С1. Как было показано выше, после такой настройки величина разностного напряжения (при Zн≠Zо) будет пропорциональна коэффициенту отражения г. Измерения с реальной нагрузкой производят так. Сначала в показанном на схеме положении переключателя SA1 ("Падающая волна") калибровочным переменным резистором R3 выставляют стрелку прибора на последнее деление шкалы (например, 100 мкА). Затем переключатель SA1 переводят в нижнее по схеме положение ("Отраженная волна") и отсчитывают значение г. Применительно к случаю с RH = 75 Ом прибор должен показать 20 мкА, что соответствует r = 0,2. Величину КСВ определяют по приведенной выше формуле - КСВ = (1 +0,2)/ /(1-0,2) = 1,5 или КСВ = (100+20)/ /(100-20) = 1,5. В этом примере детектор предполагается линейным - в действительности необходимо вводить поправку, учитывающую его нелинейность. При соответствующей калибровке прибор может быть использован для измерения падающей и отраженной мощностей.

Точность КСВ-метра как измерительного прибора зависит от ряда факторов, в первую очередь от точности балансировки прибора в положении SA1 "Отраженная волна" при Rн = Zo. Идеальной балансировке соответствуют напряжения Uс и Uт, равные по величине и строго противоположные по фазе, т. е. их разность (алгебраическая сумма) равна нулю. В реальной конструкции несбалансированный остаток Uост есть всегда. Рассмотрим на примере, как это отражается на конечном результате измерений. Допустим, что при балансировке получились напряжения Uс = 0,5 В и Uт = 0,45 В (т. е. разбаланс 0,05 В, что вполне реально). При нагрузке Rн = 75 Ом в 50-омной линии реально имеем КСВ = 75/50 = 1,5 и r = 0,2, а величина отраженной волны, пересчитанная к внутриприборным уровням, составит rUc= 0,2x0,5 = 0,1 В и rUт = 0,2x0,45 = 0,09 В.

Вновь обратимся к рис. 1,б, кривые на котором приведены для КСВ = 1,5 (кривые Uл и Uтл для линии будут в нашем случае соответствовать Uс и Uт). В точке 1 Uс max = 0,5 + 0,1 =0,6 В, Uт min = 0,45 - 0,09 = 0,36 В и КСВ = 0,6/0,36 = 1,67. В точке 2UTmax = 0,45 + 0,09 = 0,54 В, Ucmin = 0,5 - 0,1 = 0.4 и КСВ = 0,54/0,4 = 1,35. Из этого несложного расчета видно, что в зависимости от места включения такого КСВ-метра в линию с реальным КСВ=1,5 или при изменении длины линии между прибором и нагрузкой могут быть считаны разные значения КСВ - от 1,35 до 1,67!

Что может привести к неточной балансировке?

1. Наличие напряжения отсечки германиевого диода (в нашем случае VD2), при котором он перестает проводить, - примерно 0,05 В. Поэтому при UOCT < 0,05 В прибор РА1 покажет "ноль" и можно допустить ошибку в балансировке. Относительная неточность значительно уменьшится, если поднять в несколько раз напряжения Uc и соответственно UT. Например, при Uc = 2 В и UT = 1,95 В (Uост = 0,05 В) пределы изменения КСВ для приведенного выше примера будут уже только от 1,46 до 1,54.

2. Наличие частотной зависимости напряжений Uc или UT. При этом точная балансировка может быть достигнута не во всем диапазоне рабочих частот. Разберем на примере одну из возможных причин. Допустим, в приборе использован конденсатор делителя С2 емкостью 150 пФ с проволочными выводами диаметром 0,5 мм и длиной по 10 мм каждый. Измеренная индуктивность проволоки такого диаметра длиной 20 мм оказалась равной L = = 0,03 мкГн. На верхней рабочей частоте f = 30 МГц сопротивление конденсатора будет Хс = 1 /2πfС = -j35,4 Ом, суммарное реактивное сопротивление выводов XL = 22πfL = j5,7 Ом. В результате сопротивление нижнего плеча делителя уменьшится до значения -j35,4 + j5f7 = -j29,7 Ом (оно соответствует конденсатору емкостью 177 пФ). В то же время на частотах от 7 МГц и ниже влияние выводов ничтожно. Отсюда вывод - в нижнем плече делителя следует применять безындуктивные конденсаторы с минимальными выводами (например, опорные или проходные) и включение нескольких конденсаторов параллельно. Выводы "верхнего" конденсатора С1 практически не влияют на ситуацию, так как Xс у верхнего конденсатора в несколько десятков раз больше, чем у нижнего. Получить равномерную балансировку во всей рабочей полосе частот можно с помощью оригинального решения, о котором речь пойдет при описании практических конструкций.

3.2. Индуктивное сопротивление вторичной обмотки Т1 на нижних частотах рабочего диапазона (~1,8 МГц) может ощутимо шунтировать R1, что приведет к уменьшению UT и его фазовому сдвигу.

3.3. Сопротивление R2 - часть детекторной цепи. Так как по схеме оно шунтирует С2, на нижних частотах коэффициент деления может получить частотную и фазовую зависимости.

3.4. В схеме рис. 2 детекторы на VD1 или VD2 в открытом состоянии шунтируют своим входным сопротивлением RBX нижнее плечо емкостного делителя на С2, т.е RBX действует так же, как и R2. Влияние RBX незначительно при (R3+R2) более 40 кОм, что требует применения чувствительного индикатора РА1 с током полного отклонения не более 100 мкА и ВЧ напряжения на VD1 не менее 4 В.

3.5. Входной и выходной разъемы КСВ-метра обычно разнесены на 30...100 мм. На частоте 30 МГц разница фаз напряжений на разъемах составит α= [(0,03... 0,1)/10]360°- 1... 3,5°. Как это может отразиться на работе, продемонстрировано на рис. 3,а и рис. 3,б. Разница схем на этих рисунках только в том, что конденсатор С1 подключен к разным разъемам (Т1 в обоих случаях находится на середине проводника между разъемами).

В первом случае некомпенсированный остаток можно уменьшить, если скорректировать фазу UOCT с помощью небольшого параллельно включенного конденсатора Ск, а во втором - включением последовательно с R1 небольшой индуктивности Lк в виде проволочной петли. Такой способ нередко применяется как в самодельных, так и "фирменных" КСВ-метрах, но делать это не следует. Чтобы убедиться в этом, достаточно повернуть прибор так, чтобы входной разъем стал выходным. При этом компенсация, которая помогала до поворота, станет вредной - Uoct существенно увеличится. При работе на реальной линии с несогласованной нагрузкой, в зависимости от длины линии, прибор может попасть в такое место на линии, где введенная коррекция "улучшит" реальный КСВ или, наоборот, "ухудшит" его. В любом случае будет неправильный отсчет. Рекомендация - располагать разъемы по возможности ближе друг к другу и использовать оригинальное схемное решение, приведенное ниже.

Для иллюстрации того, как сильно могут повлиять рассмотренные выше причины на достоверность показаний КСВ-метра, на рис. 4 показаны результаты проверки двух приборов заводского изготовления . Проверка заключалась в том, что несогласованная нагрузка с расчетным КСВ = 2,25 устанавливалась на конце линии, состоящей из ряда последовательно соединенных отрезков кабеля с Zо = 50 Ом длиной каждый по λ/8.

В процессе измерений полная длина линии изменялась от λ/8 до 5/8λ. Проверялись два прибора: недорогой BRAND X (кривая 2) и одна из лучших моделей - BIRD 43 (кривая 3). Кривая 1 показывает истинный КСВ. Как говорится, комментарии излишни.

На рис. 5 приведен график зависимости ошибки измерений от величины коэффициента направленности D (directivity) КСВ-метра . Аналогичные графики для КБВ = 1/КСВ приведены в . Применительно к конструкции рис. 2 этот коэффициент равен отношению напряжений ВЧ на диодах VD1 и VD2 при подключении к выходу КСВ-метра нагрузки Rн = Zо D = 20lg(2Uо/Uост). Таким образом, чем лучше удалось сбалансировать схему (чем меньше Uост), тем выше D. Можно также использовать показания индикатора РА1 - D = 20 х х lg(Iпад/Iотр). однако это значение D будет менее точным из-за нелинейности диодов.

На графике по горизонтальной оси отложены реальные значения КСВ, а на вертикальной - измеренные с учетом ошибки в зависимости от величины D КСВ-метра. Пунктиром показан пример - реальный КСВ = 2, прибор с D = 20 дБ даст показания 1,5 или 2,5, а при D = 40 дБ - соответственно 1,9 или 2,1.

Как следует из литературных данных , КСВ-метр по схеме рис. 2 имеет D - 20 дБ. Это значит, что без существенной коррекции он не может применяться для точных измерений.

Вторая по важности причина неправильных показаний КСВ-метра связана с нелинейностью вольт-амперной характеристики детекторных диодов. Это приводит к зависимости показаний от уровня подаваемой мощности, особенно в начальной части шкалы индикатора РА1. В фирменных КСВ-метрах нередко на индикаторе делают две шкалы - для малого и большого уровней мощности.

Трансформатор тока Т1 является важной частью КСВ-метра. Основные его характеристики такие же, как и у более привычного трансформатора напряжения: число витков первичной обмотки n1 и вторичной n2, коэффициент трансформации к = n2/n1, ток вторичной обмотки I2 = l1/к. Отличие состоит в том, что ток через первичную обмотку определяется внешней цепью (в нашем случае это ток в фидере) и не зависит от сопротивления нагрузки вторичной обмотки R1, поэтому ток l2 также не зависит от величины сопротивления резистора R1. Например, если по фидеру Zo = 50 Ом передается мощность Р = 100 Вт, ток I1 = √P/Zo = 1,41 А и при к = 20 ток вторичной обмотки будет l2 = I1/к - 0,07 А. Напряжение на выводах вторичной обмотки будет определяться величиной R1: 2UT= l2 х R1 и при R1 = 68 Ом составит 2UT = 4,8 В. Выделяемая на резисторе мощность Р = (2UT)2/R1 = 0,34 Вт. Обратим внимание на особенность токового трансформатора - чем меньше витков во вторичной обмотке, тем больше будет напряжение на ее выводах (при одном и том же R1). Самый тяжелый режим для токового трансформатора - режим холостого хода (R1 = ∞), при этом напряжение на его выходе резко возрастает, магнитопровод насыщается и разогревается настолько, что может разрушиться.

В большинстве случаев в первичной обмотке используют один виток. Этот виток может иметь разные формы, как показано на рис. 6,а и рис. 6,б (они равноценны), а вот обмотка по рис. 6,в - это уже два витка.

Отдельный вопрос - применение соединенного с корпусом экрана в виде трубки между центральным проводом и вторичной обмоткой. С одной стороны, экран устраняет емкостную связь между обмотками, чем несколько улучшает балансировку разностного сигнала; с другой - в экране возникают вихревые токи, также влияющие на балансировку. Практика показала, что с экраном и без него можно получить примерно одинаковые результаты. Если экран все же используется, длину его следует сделать минимальной, примерно равной ширине примененного магнитопроводом, и соединить с корпусом широким коротким проводником. "Заземление" экрана следует делать на среднюю линию, равноудаленную от обоих разъемов. Для экрана можно использовать латунную трубку диаметром 4 мм от телескопических антенн.

Для КСВ-метров на проходящую мощность до 1 кВт подойдут ферритовые кольцевые магнитопроводы размерами К12x6x4 и даже К10x6x3. Практика показала, что оптимальное число витков п2 = 20. При индуктивности вторичной обмотки 40...60 мкГн получается наибольшая частотная равномерность (допустимая величина - до 200 мкГн). Возможно использование магнитопроводов с проницаемостью от 200 до 1000, при этом желательно выбрать типоразмер, который обеспечит оптимальную индуктивность обмотки.

Можно использовать магнитопроводы и с меньшей проницаемостью, если применить большие типоразмеры, увеличить число витков и/или уменьшить сопротивление R1. Если проницаемость имеющихся магнитопроводов неизвестна, при наличии измерителя индуктивности ее можно определить. Для этого следует намотать десять витков на неизвестном магнитопроводе (витком считается каждое пересечение проводом внутреннего отверстия сердечника), измерить индуктивность катушки L (мкГн) и подставить это значение в формулу μ = 2,5 LDср/S , где Dср - средний диаметр магнитопровода в см; S - сечение сердечника в см 2 (пример - у К10x6x3 Dcp = 0,8 см и S = 0,2x0,3 = 0,06 см 2).

Если μ магнитопровода известна, индуктивность обмотки из n витков можно рассчитать: L = μn 2 S/250Dcp.

Применимость магнитопроводов на уровень мощности 1 кВт и более можно проверить и при 100 Вт в фидере. Для этого следует временно установить резистор R1, величиной в 4 раза большей, соответственно напряжение Uт также вырастет в 4 раза, а это эквивалентно возрастанию проходящей мощности в 16 раз. Разогрев магнитопровода можно проверить наощупь (мощность на временном резисторе R1 также вырастет в 4 раза). В реальных условиях мощность на резисторе R1 возрастает пропорционально росту мощности в фидере.

КСВ-метры UT1МА

Две конструкции КСВ-метра UT1MA, о которых пойдет речь ниже, имеют практически одинаковую схему, но разное исполнение. В первом варианте (КМА - 01) высокочастотный датчик и индикаторная часть раздельные. Датчик имеет входной и выходной коаксиальные разъемы и может быть установлен в любом месте фидерного тракта. Он соединен с индикатором трехпроводным кабелем любой длины. Во втором варианте (КМА - 02) оба узла размещены в одном корпусе.

Схема КСВ - метра приведена на рис. 7 и отличается она от базовой схемы рис. 2 наличием трех цепей коррекции.

Рассмотрим эти отличия.

1. Верхнее плечо емкостного делителя С1 выполнено из двух одинаковых постоянных конденсаторов С1 = С1" + С1", подключенных соответственно к входному и выходному разъемам. Как отмечалось в первой части статьи, фазы напряжений на этих разъемах несколько различаются, и при таком включении фаза Uc усредняется и сближается с фазой UT. Это улучшает балансировку прибора.
2. За счет введения катушки L1 сопротивление верхнего плеча емкостного делителя становится частотно-зависимым, что позволяет выровнять балансировку на верхнем краю рабочего диапазона (21...30 МГц).
3. Подбором резистора R2 (т. е. постоянной времени цепочки R2C2) можно компенсировать разбалансировку, вызванную спадом напряжения UT и его фазовым сдвигом на нижнем краю диапазона (1,8...3,5 МГц).

Кроме того, балансировка осуществляется подстроечным конденсатором, включенным в нижнее плечо делителя. Это упрощает монтаж и позволяет применить маломощный малогабаритный подстроечный конденсатор.

В конструкции предусмотрена возможность измерения мощности падающей и отраженной волн. Для этого переключателем SA2 в цепь индикатора вместо переменного калибровочного резистора R4 вводится подстроечный резистор R5, которым устанавливается нужный предел измеряемой мощности.

Применение оптимальной коррекции и рациональная конструкция прибора позволили получить коэффициент направленности D в пределах 35...45 дБ в полосе частот 1,8...30 МГц.

В КСВ - метрах применены следующие детали.

Вторичная обмотка трансформатора Т1 содержит 2 x 10 витков (намотка в 2 провода) проводом 0,35 ПЭВ, размещенных равномерно на феррито-вом кольце К12 x 6 x 4 проницаемостью около 400 (измеренная индуктивность ~ 90 мкГн).

Резистор R1 - 68 Ом МЛТ, желательно без винтовой канавки на теле резистора. При проходящей мощности менее 250 Вт достаточно установить резистор с мощностью рассеивания 1 Вт, при мощности 500 Вт - 2 Вт. При мощности 1 кВт резистор R1 можно составить из двух параллельно включенных резисторов сопротивлением 130 Ом и мощностью 2 Вт каждый. Впрочем, если КС В - метр проектируется под высокий уровень мощности, есть смысл увеличить в два раза число витков вторичной обмотки Т1 (до 2 x 20 витков). Это позволит в 4 раза уменьшить требуемую мощность рассеивания резистора R1 (при этом конденсатор С2 должен иметь вдвое большую емкость).

Емкость каждого из конденсаторов С Г и С1" может быть в пределах 2,4...3 пФ (КТ, КТК, КД на рабочее напряжение 500 В при Р ≥ 1 кВт и 200...250 В при меньшей мощности). Конденсаторы С2 - на любое напряжение (КТК или другие безындуктивные, один или 2 - 3 параллельно), конденсатор C3 - малогабаритный подстроечный с пределами изменения емкости 3...20 пФ (КПК - М, КТ - 4). Требуемая емкость конденсатора С2 зависит от суммарной величины емкости верхнего плеча емкостного делителя, в которую входит помимо конденсаторов С" + С1" еще и емкость С0 ~ 1 пФ между вторичной обмоткой трансформатора Т1 и центральным проводником. Общая емкость нижнего плеча - С2 плюс C3 при R1 = 68 Ом должна быть примерно в 30 раз больше емкости верхнего. Диоды VD1 и VD2 - Д311, конденсаторы С4, С5 и С6 - емкостью 0,0033... 0,01 мкФ (КМ или другие высокочастотные), индикатор РА1 - М2003 с током полного отклонения 100 мкА, переменный резистор R4 - 150 кОм СП - 4 - 2м, подстроечный резистор R4 - 150 кОм. Резистор R3 имеет сопротивление 10 кОм - он предохраняет индикатор от возможной перегрузки.

Величину корректирующей индуктивности L1 можно определить так. При балансировке прибора (без L1) надо отметить положения ротора подстроеч-ного конденсатора C3 на частотах 14 и 29 МГц, затем выпаять его и измерить емкость в обоих отмеченных положениях. Допустим, для верхней частоты емкость оказалась меньше на 5 пФ, а общая емкость нижнего плеча делителя - около 130 пФ, т. е. разница составляет 5/130 или около 4 %. Следовательно, для частотного выравнивания нужно на частоте 29 МГц уменьшить сопротивление верхнего плеча также на ~ 4 %. К примеру, при С1 + С0 = 5 пФ емкостное сопротивление Хс = 1/2πfС - j1100 Ом, соответственно, Xc - j44 Ом и L1 = XL1 / 2πf = = 0,24мкГн.

В авторских приборах катушка L1 имела 8...9 витков проводом ПЭЛШО 0,29. Внутренний диаметр катушки - 5 мм, намотка плотная с последующей пропиткой клеем БФ - 2. Окончательное число витков уточняется после ее установки на место. Первоначально производят балансировку на частоте 14 МГц, затем устанавливают частоту 29 МГц и подбирают такое число витков катушки L1, при котором схема балансируется на обеих частотах при одном и том же положении подстроечника C3.

После достижения хорошей балансировки на средних и верхних частотах устанавливают частоту 1,8 МГц, на место резистора R2 временно впаивают переменный резистор сопротивлением 15...20 кОм и находят значение, при котором UOCT минимально. Значение сопротивления резистора R2 зависит от индуктивности вторичной обмотки Т1 и лежит в пределах 5...20 кОм для ее индуктивности 40...200 мкГн (большие значения сопротивления для большей индуктивности).

В радиолюбительских условиях наиболее часто в индикаторе КСВ-метра используют микроамперметр с линейной шкалой и отсчет ведут по формуле КСВ = (Iпад + Iотр) / (Iпад -Iотр), где I в микроамперах - показания индикатора в режимах "падающая" и "отраженная" соответственно. При этом не учитывается ошибка из-за нелинейности начального участка ВАХ диодов. Проверка с помощью нагрузок разной величины на частоте 7 МГц показала, что при мощности около 100 Вт показания индикатора были в среднем на одно деление (1 мкА) меньше реальных значений, при 25 Вт - меньше на 2,5...3 мкА, а при 10 Вт - на 4 мкА. Отсюда простая рекомендация: для 100-ваттного варианта - заранее сместить начальное (нулевое) положение стрелки прибора на одно деление вверх, а при использовании 10 Вт (например, при настройке антенны) прибавлять к отсчету по шкале е положении "отраженная" еще 4 мкА. Пример - отсчеты "падающая/отраженная" соответственно 100/16 мкА, а правильный КСВ будет (100 + 20) / (100 - 20) = 1,5. При значительной мощности - 500 Вт и более - в указанной коррекции нет необходимости.

Следует заметить, что все типы любительских КСВ-метров (на токовом трансформаторе, мостовые, на направленных ответвителях) дают значения коэффициента отражения r, а величину КСВ затем приходится вычислять. Между тем именно r является основным показателем степени согласования, а КСВ - это показатель производный. Подтверждением сказанного может быть тот факт, что в электросвязи степень согласования характеризуется затуханием несогласованности (тот же r, только в децибелах). В дорогих фирменных приборах также предусмотрен отсчет r под названием return loss (обратные потери).

Что будет, если в качестве детекторов применить кремниевые диоды? Если у германиевого диода при комнатной температуре напряжение отсечки, при котором ток через диод всего 0,2...0,3 мкА, составляет около 0,045 В, то у кремниевого уже 0,3 В. Следовательно, чтобы сохранить точность отсчета при переходе на кремниевые диоды, необходимо более чем в 6 раз поднять уровни напряжений Uc и UT (!). В эксперименте, при замене диодов Д311 на КД522 при Р = 100 Вт, нагрузке Zн = 75 Ом и тех же Uc и UT, получились цифры: до замены- 100/19 и КСВ=1,48, после замены - 100/12 и расчетный КСВ=1,27. Применение схемы удвоения на диодах КД522 дало еще худший результат - 100/11 и расчетный КСВ = 1,25.

Корпус датчика в раздельном варианте может быть изготовлен из меди, алюминия или спаян из пластинок двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Эскиз такой конструкции приведен на рис. 8,а.

Корпус состоит из двух отсеков, в одном друг напротив друга расположены ВЧ разъемы (СР - 50 или SO - 239 с фланцами размерами 25x25 мм), перемычка из провода диаметром 1,4 мм в полиэтиленовой изоляции диаметром 4,8 мм (от кабеля РК50 - 4), токовый трансформатор Т1, конденсаторы емкостного делителя и компенсационная катушка L1, в другом - резисторы R1, R2, диоды, подстроечный и блокировочные конденсаторы и малогабаритный НЧ разъем. Выводы Т1 минимальной длины. Точка соединения конденсаторов С1" и С1" с катушкой L1 "висит в воздухе", а точка соединения конденсаторов С4 и С5 среднего вывода разъема ХЗ соединена с корпусом прибора.

Перегородки 2, 3 и 5 имеют одинаковые размеры. В перегородке 2 отверстий нет, а в перегородке 5 отверстие делают под конкретный НЧ разъем, через который будет подключаться индикаторный блок. В средней перемычке 3 (рис. 8,б) вокруг трех отверстий с обеих сторон выбирают фольгу, а в отверстия устанавливают три проходных проводника (например, латунные винты М2 и МЗ). Эскизы боковин 1 и 4 приведены на рис. 8,в. Пунктирными линиями показаны места соединения перед пайкой, которая для большей прочности и обеспечения электрического контакта производится с обеих сторон.

Для настройки и проверки КСВ - метра необходим образцовый нагрузочный резистор 50 Ом (эквивалент антенны) мощностью 50...100 Вт. Одна из возможных радиолюбительских конструкций показана на рис. 11. В ней используется распространенный резистор ТВО сопротивлением 51 Ом и мощностью рассеивания 60 Вт (прямоугольник размерами 45 x 25 x 180 мм).

Внутри керамического корпуса резистора находится длинный цилиндрический канал, заполненный резистивным веществом. Резистор должен быть плотно прижат к днищу алюминиевого кожуха. Это улучшает отвод тепла и создает распределенную емкость, улучшающую широко-полосность. С помощью дополнительных резисторов с мощностью рассеивания 2 Вт входное сопротивление нагрузки устанавливают в пределах 49,9...50,1 Ом. С небольшим корректирующим конденсатором на входе (~ 10 пФ) удается на базе этого резистора получить нагрузку с КСВ не хуже 1,05 в полосе частот до 30 МГц. Отличные нагрузки получаются из специальных малогабаритных резисторов типа Р1 - 3 номиналом 49,9 Ом, выдерживающих значительную мощность при использовании внешнего радиатора.

Были проведены сравнительные испытания КСВ-метров разных фирм и приборов, описанных в этой статье. Проверка заключалась в том, что к передатчику с выходной мощностью около 100 Вт через испытуемый 50-омный КСВ - метр подключалась несогласованная нагрузка 75 Ом (эквивалент антенны на мощность 100 Вт заводского изготовления) и производилось два измерения. Одно - при подключении коротким кабелем РК50 длиной 10 см, другое - через кабель РК50 длиной ~ 0,25λ. Чем меньше разброс показаний, тем достовернее прибор.

При частоте 29 МГц получены следующие значения КСВ:

• DRAKE WH - 7......1,46/1,54
• DIAMOND SX - 100......1,3/1,7
• ALAN KW - 220......1,3/1,7
• ROGER RSM-600......1,35/1,65
• UT1MA......1,44/1,5

С нагрузкой 50 Ом при любой длине кабелей все приборы "дружно" показывали КСВ < 1,1.

Причину большого разброса показаний RSM - 600 удалось выяснить при его исследовании. В этом приборе в качестве датчика напряжения используется не емкостный делитель, а понижающий трансформатор напряжения с фиксированным коэффициентом трансформации. Это снимает "проблемы" емкостного делителя, но снижает надежность прибора при измерении больших мощностей (предельная мощность RSM - 600 - всего 200/400 Вт). В его схеме нет подстроечного элемента, поэтому резистор нагрузки токового трансформатора должен быть высокой точности (хотя бы 50±0,5 Ом), а реально был использован резистор сопротивлением 47,4 Ом. После его замены на резистор 49,9 Ом результаты измерений стали значительно лучше - 1,48/1,58. Возможно, с этой же причиной связан большой разброс показаний приборов SX - 100 и KW - 220.

Измерение при несогласованной нагрузке с помощью дополнительного четвертьволнового 50 - омного кабеля - надежный способ проверки качества КСВ - метра. Отметим три момента:

1. Для такой проверки можно использовать и нагрузку 50 Ом, если включить параллельно ее входу конденсатор, например, в виде небольшого отрезка разомкнутого на конце коаксиального кабеля. Подключение удобно произвести через коаксиальный тройниковый переход. Опытные данные - с отрезком РК50 длиной 28 см на частоте 29 МГц, такая комбинированная нагрузка имела КСВ - 1,3, а при длине 79 см - КСВ - - 2,5 (любую нагрузку подключать к КСВ - метру только 50 - омным кабелем).
2. Реальный КСВ в линии примерно соответствует среднему от двух отсчитанных значений (с добавочным четвертьволновым кабелем и без него).
3. При измерении реального антенно-фидерного устройства могут возникнуть трудности, связанные с затеканием тока на внешнюю поверхность оплетки кабеля. При наличии такого тока изменение длины фидера снизу может привести к изменению этого тока, что приведет к изменению нагрузки фидера и реального КСВ. Уменьшить влияние внешнего тока можно, свернув входящий в помещение фидер в виде бухты из 15...20 витков диаметром 15...20 см (защитный дроссель).

Литература

1. D. Lechner, P. Finck. Kurzwellen sender. - Berlin: Militarverlag, 1979.
2. W.B. Bruene- An Inside Pictures of Directional Wattmeters. - QST, April, 1959.
3. D. DeMaw. In-Line RF Power Metering. - QST, December, 1969.
4. W. Orr , S. Cowan. The beam antenna handbook. - RAC, USA, 1993.
5. Бекетов В., Харченко К. Измерения и испытания при конструировании и регулировке радиолюбительских антенн. - М.: Связь, 1971.

Итак, вот вы купили радиостанцию, антенну и прикрутив комплект к машине, с удивлением обнаруживаете, что вас не слышно. Дураки покупают усилитель, а умные настраивают антенну. Вы же умные, да? Поэтому начав разбираться в причинах, первым делом натыкаетесь на слова КСВ или “Коэффициент стоячей волны”.

Итак, что такое КСВ или “коэффициент стоячей волны”? Эта такая циферка, которая характеризует правильность настройки. Чем меньше, тем лучше. Меньше 1 не бывает. Что она означает, вы сможете прочитать в интернете: статей не просто много, а очень много.

Как его измерить? Обычно там же, где продают радиостанции и антенны, можно купить и КСВ-метр. Профессиональный вам совершенно не нужен, берите самый дешевый, он должен стоить 400-500 рублей максимум. В качестве показометра его хватит за глаза.

Первым делом его надо подключить. Обычно все нарисовано на картинках, но если что, то в ANT или ANTENNA надо прикрутить антенну, а в TRANSMITTER или RADIO – выход от радиостанции.

Включаем радиостанцию.

Теперь посмотрите на сам КСВ-метр. Там есть переключатели REF-FWD и/или PWR/SWR. 1. Щелкаем в SWR и FWD.

2. Теперь нажимаем на тангете радиостанции “передача” и крутилкой на КСВ-метре выводим стрелочку на максимум на шкале.

3. Щелкаем на REF.

4. Снова нажимаем “передача” и смотрим на шкалу, которая с буковками SWR. Это и есть искомый КСВ.

Ну вот, получили циферку. Скажем, 2.5 или 3. А везде пишут, что КСВ должен быть 1! Иначе плохо. Чего делать?

Ниже икслюзивная картинка от меня.

Как видите, график значений КСВ представляет собой нечто, смахивающее на U или V. Сразу скажу, у всех он разный! У кого-то склоны крутые, а у кого-то пологие. У кого-то левый круче правого или наоборот … У кого-то минимум графика проходит через КСВ=1, а у кого-то и двойка идеалом будет. В общем, ваше – оно только ваше!

Наша задача – поставить минимум графика на тот канал, в котором больше всего общаетесь. Скажем, 15й, где дальнобои общаются.

Первое, что необходимо понять – на каком “склоне” сейчас все настроено. Это просто: ставим станцию на 1й канал, замеряем КСВ, затем на 15й, снова замеряем, затем на 30й, снова замеряем. Смотрим на циферки.

Циферки падают – вы на левом. Антенну надо удлинять.

Цифреки растут – вы на правом склоне. Антенну надо укорачивать.

Циферки в духе “большая-маленькая-большая” – у вас график КСВ очень узкий, уменьшите шаг. Ну или вы очень близко к цели – хватит антенну подвигать в держателе.

Циферки в духе “одинаковая-одинаковая-одинаковая” – у вас график КСВ очень широкий. Длиной антенны изменить крайне маловероятно.

По моему опыту скорее всего придется обрезать антенну. Остальные случаи встречаются очень редко …

После удлинения или укорачивания антенны процесс измерения повторить до достижения минимального значения КСВ на нужном канале. Повторюсь, минимально достижимый уровень у каждой установки свой!

Как укорачивать? Любыми мощными кусачками по сантиметру от верхушки откусывать. Тут главное не перестараться, ибо удлинять гораздо муторней, чем обрезать.

Как удлинять? Вот тут сложнее. Если не хватает диапазона регулировок самой антенны, то обычно припаивают/прикручивают/приваривают к верхушке кусок с запасом, что бы потом обрезать …

Более продвинутые могут все тоже самое сделать изменением числа витков намотанного на катушку провода (утолщение такое снизу антенны), но продвинутым эта рассказка не нужна 🙂

Какие значения КСВ хорошие, а какие плохие? Грубо говоря все что больше 2,5 это плохо. 1,5-2,5 – потянет. 1,1-1,5 хорошо. 1 – отлично.

У вас большой КСВ и не уменьшается? 99% за то, что очень плохой контакт где-то в цепочке “масса антенны – корпус машины – корпус радиостанции”. Или в антенном проводе и разъемах.

Видите, как все просто?