Что-то не так?
Пожалуйста, отключите Adblock.
Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Спасибо.
Как добавить наш сайт в исключения AdBlockРеклама
Прибор для настройки антенн
Прибор для настройки антенн
Прибор для настройки антенн. Информация для самостоятельных «паяльщиков». Исходные позиции.Несколько лет назад вызрела схемотехника и был испытан в железе синтезатор с применением современных цифровых синтезаторов, так называемых микросхем DDS. Конечно же появилась мысль применить такой синтезатор с приборе для настройки антенн в качестве ГССа. Даже удалось провести «лаб.работы» - собрать навесным монтажом такое изделие и проверить его работоспособность. Потом как обычно «текучка заела» и эта тема завалилась «за диван» на неопределённый срок. Несколько попыток довести до реально работающей конструкции всё время оканчивались безрезультатно… Видимо упорно нам мешали чужие мыслеформы по этой же теме… И вот, собравши все свои силы, в этом году мы с Владимиром RX6LDQ совершили героический подвиг – довели до рабочего образца этот прибор! Отправной точкой при разработке являлась минимально возможная стоимость прибора. Т.к. подобные изделия от известных «брэндов» по стоимости сопоставимы с хорошей антенной и как-то раскошеливаться на такую игрушку не хотелось. Тем более что потребна она крайне редко – обычно антенны свои мы сооружаем не чаще раза в год – или в несколько лет. Почти три сотни баксов (а то и больше) отстёгивать за такой буржуйский прибор, чтобы один-два раза попользоваться и потом забыть где сия коробка валяется – кому это захочется? Не берём в расчёт фанатов антенностроения, которые большую часть своей радиолюбительской жизни проводят на крыше – честь им и хвала! Но для «нормального» радиста этот прибор по частоте применения сопоставим разве что с частотой изготовления блоков питания для своих любимых кенвудов. Посему вбухивать в него деньги как-то не особо рационально. Хотя и достаточно выгодно, т.к. настроенная при помощи такого прибора даже «верёвочная» антенна явно выиграет в конечном результате при работе в эфире, нежели скажем применённый киловаттный УМ на неизвестного происхождения и конфигурации не настроенное изделие в виде антенны. Вообщем – ситуация ясная, прибор нужен, но бабки платить буржуям нету сенсу – посему – берём сами и делаем! В первый раз что ли? При проведении лабораторных работ было испытано несколько вариантов измерителей, благо что изобретать что-то по этой теме не нужно – описаний различных схем масса, начиная от «классики», заканчивая простейшими «замерятелями» на одном диоде. Схемотехника подобных приборов во многих чертах перекликается, т.к. принцип проведения измерений один и тот же. Различия в основном только в применяемой элементной базе и варианте отображения получаемых измерений. Как наиболее приемлемый вариант построения в этих ценовых рамках нам приглянулся «Антенный анализатор VK5JST» - это статья на сайте краснодарских радиолюбителей. Конечно пришлось переработать всю «цифру» и повозиться с «аналогом», прежде чем получилась вполне повторяемая и работоспособная конструкция. Больше пол года только ушло на изготовление различных вариантов печатной платы и шлифовку программного обеспечения. Да, забыл предупредить читателя – в случае возникновения «горящих» вопросов по теме - почаще заглядывайте по вечерам на частоты 3,700-3,720МГц – вот там меня и можно обнаружить почти каждый вечер в 23:00 МСК. Для любителей интернета – можно на форуме Что же это такое? В качестве генератора используется микросхема прямого синтеза DDS AD9835BRU (DD2 на схеме) от фирмы Analog Devices. Её выходной сигнал фильтруется фильтром С8,С9,С10,С11,С32,L1,L2 с частотой среза 35МГц. Далее сигнал усиливается достаточно мощным широкополосным транзисторным усилителем VT1-VT5. Амплитуда сигнала может достигать 2В эфф. Обычное значение на измерителе около 1,5В эфф. Для думающего читателя информация об амплитуде генератора скажет многое – т.е. при высокой амплитуде генератора измерителя не будет особых проблем с настройкой антенн при наличии мощных помех в КВ диапазоне. С измерителя имеем три сигнала: 1.Напряжение усилителя, 2.Падение напряжения на образцовом резисторе, 3.Напряжение на нагрузке. Эти сигналы усиливаются шестью операционными усилителями DA1,DA2 и подаются на входы АЦП современного микроконтроллера PIC16F819 DD1. В микроконтроллере зашита программа, которая производит всю математику расчёта и итоговые результаты выводятся в виде понятных нам цифирок на жидкокристаллическом двухстрочном дисплее. Традиционно – вся математика и программирование принадлежат перу Владимира RX6LDQ. Какие функции заложены и как пользоваться?В зависимости от типа применяемой DDS выходная предельная частота генератора может быть от 20МГц до 300МГц. Т.к. предполагается именно «народное» применение – т.е. минимально возможная цена, решено ограничиться пока 30МГц. Управление прибором осуществляется четырьмя кнопками – две кнопки К1,К2 перегон частоты вверх-вниз (UP,DOWN) по частоте, третья кнопка К4 Меню (MENU) и четвёртая К3 Шаг перестройки (SТЕР) по частоте. Шаг перестройки может быть 1кГц, 10кГц, 100кГц, 1МГц. Измерения можно проводить в линиях с волновым сопротивлением 50Ом, 75Ом, 300Ом, 600Ом. Каким образом перенастроить прибор для измерений в линиях с иным волновым сопротивлением? Для этой цели служат два Таблица №1
Погрешность измерения прибора возрастает при отклонении измеряемого сопротивления от сопротивления на которое и градуирован прибор. Практические данные – если прибор отградуировать на 50Ом линию, то при измерении сопротивлений О погрешности измерения приборов такого типа хорошо описано в переводах UA9LAQ описаний антенного анализатора MFJ-259, который можно найти в интернете. Т.к. по большому счёту они предназначаются для проведения измерений в линиях, на волновое сопротивление которых они и настроены, а не как универсальные приборы для замера R,C,L,Z,X на любых частотах. Посему мы откинули тему «УНИВЕРСАЛЬНОСТИ» этого прибора и заострили своё внимание на минимально возможной стоимости. Рассуждаем так – если стоимость анализатора сопоставима со стоимостью хорошей антенны – то зачем нам нужен такой дорогой прибор? Здравый смысл в таком случае подсказывает - купи готовую антенну, установи её и спокойно работай в эфире, не забивая себе голову ещё какими-то приборами! На дисплей антенного анализатора выводится информация: верхняя строчка – Рабочая Частота в кГц, S-КСВ. Нижняя строчка - R-активное сопротивление и X-реактивное сопротивление. Кстати, в отличие от американского прибора, который – …«Следует отметить, что MFJ-269 - аппарат очень нежный, не прочитав инструкции по его эксплуатации, можно случайно вывести аппарат из строя»… (цитата из перевода описания от UA9LAQ) – наше изделие предназначается именно для НАШЕГО же пользователя. Мы осознанно пошли на некоторое загрубление чувствительности, увеличение погрешности измерения (в разумных пределах!) в угоду получения максимально возможной надёжности прибора! Перед применением прибор требует градуировки. Нажимаем кнопку Меню (MENU), видим на дисплее менюшку –
Верхний ряд: Рабочая Частота в кГц, Vi – входной уровень на измерителе (напряжение генератора). Затем на выбранной частоте выставляем уровни на измерителе. Подстроечными резисторами R1X1-R1X градуировки выставляем уровень Vi=1021-1022. Внимание! – предельное значение напряжения, измеряемое внутренним АЦП микропроцессора, может быть 1022 (относительная величина), посему если подать на его вход напряжение бОльшего уровня (больше напряжения питания, т.е. +5В), то всё равно на дисплее будет высвечиваться значение 1022. Поэтому нужно градуировочным резистором выставить такой уровень, чтобы напряжение на входе АЦП было близко к предельному, но не превышало его. Т.е. цифры на дисплее могут «перемаргивать» с 1022 на 1021. В принципе можно выставить и более нижнее значение, но в этом случае сужаются пределы замеряемых уровней и погрешность прибора растёт при измерении дальних значений от калибровочного сопротивления. Например, если использовать полную шкалу опорного напряжения на АЦП, т.е. значение 1021-1022, то при измерении сопротивлений бОльших от 50Ом погрешность измерений будет укладываться в приведённые выше значения. А если опорное напряжение на АЦП выставить скажем 1000, то при измерении сопротивлений выше 300Ом погрешность может достигать уже не 1%, а 10%. Хотя в целом для нас это и не важно, т.к. мы же всё равно будем изменять параметры антенны, чтобы вогнать её в требуемые 50Ом. И нам мало интересно знать сколько там имеет не настроенная антенна в действительности – 300Ом или 330Ом. Главная наша задача при помощи этого прибора добиться требуемых параметров антенны, а не заниматься лабораторными измерениями антенны в не настроенном положении. Далее… – присоединяем к антенному разъёму калибровочное сопротивление требуемого номинала. При подсоединении калибровочного сопротивления значение Vi уменьшится – и уменьшится оно в зависимости от номинала калибровочного резистора – вот, например (смотрим верхнее фото Меню на дисплее), оно уменьшилось до значения Vi=1010 при подсоединении резистора 50Ом. Резисторами калибровки выставляем половинное напряжение от Vi значения в окошках V50 и Vо. Т.е. 1010/2=505. Накручиваем резисторами калибровки V50=505 и Vо=505. Всё, калибровка прибора произведена. Нажимаем кнопку меню – выходим в режим измерения. Отсоединяем калибровочное сопротивление, подсоединяем нашу антенну и смотрим на дисплее её параметры. Думаю понятно, что не следует в качестве градуировочного резистора использовать какие-нибудь проволочные резисторы или специальные «безындукционные» резисторы, но прицепленные к разъёму прибора на длинных проволоках? Для уменьшения паразитной индуктивности можно включать в параллель два резистора – скажем для получения 50Ом можно спаять в параллель два резистора по 100Ом. Чем выше частота измерений – тем больше сказывается паразитная индуктивность выводов резисторов. Для наших радиолюбительских целей будет достаточно применения обычных тонкоплёночных резисторов МЛТ. Для гурманов можно рекомендовать специальные «безындукционные» высокочастотные нагрузки, которые выполнены промышленностью в виде заглушенного с одной стороны удлинённого разъёма. Там внутри этого разъёма установлен специальный высокочастотный градуировочный резистор. Мне попадались такие «нагрузки» на 75Ом выполненные под разъём СР-75-166ФМВ. Практическая реализация. Плата анализатора выполнена на качественном двухстороннем стеклотекстолите с металлизированием отверстий. С обеих сторон оставлено максимум фольги корпуса. Т.к. со всех сторон выводов оставлено максимум фольги корпуса – паять её муторно. Нужно остро заточенное жало паяльника, твёрдые не трясущиеся и не кривые руки. Теперь инфо для паяльщика.На первой партии плат обнаружены хомуты:
В зависимости от типа ЖКИ номиналы резисторов R21,R22 подбираются – с HY-1602В3 R21=12k, R22=1k. Т.е. подобрать по требуемой контрастности конкретного ЖКИ резистор R22. Диоды VD3-VD8 должны быть одинакового типа. Проверял и отлаживал это устройство с обычными подобранными по одинаковому прямому сопротивлению Д9. Катушки L1,L2 – берём сверло 4мм и мотаем на нём виток к витку 22 витков проводом примерно 0,4мм – как раз получается длина намотки такой катушки равняется расстоянию между отверстиями в плате для установки тех катушек. Катушки располагаем на расстоянии приблизительно 3-4мм от платы. В итоге частота среза такого фильтра 35МГц. Катушки заливаем парафином, чтобы они не помялись при дальнейших работах с прибором. Внимание! - Не заливать катушки никаким клеем! К чему это приводит – читайте мои опусы о трансивере Дунай… В качестве подстроечных резисторов R1X-R2X применил современные импортные многооборотные резисторы – см. фото платы. С такими резисторами достаточно и одного на 10-20кОм вместо двух последовательно бОльшего и мЕньшего номинала. Специально на плате разведены два последовательно, чтобы грубо подстраивать резистором бОльшего номинала, а уже точно резистором мЕньшего номинала. Посему (место на плате для этого есть) – можно поставить и обычные наши советские маленькие круглые или один многооборотный на 10-20кОм. Супервизор МС33064Р-5 можно не паять – всё работает и без него, он служит для защиты от «непредвиденных осложнений» в питающем напряжении на прибор. Подробно о супервизорах – в описании синтезаторов от UT2FW-RX6LDQ. Всё, господа… Ваяйте!!! Что непонятно – после 23:00 МСК 3,710+-QRM Как настраивать при помощи анализатора антенну?Это «тяжкий» вопрос, т.к. нужно учитывать несколько факторов и хотя бы примерно представлять физические процессы при этой работе. Подсоединяем анализатор к антенне и не понимаем каким образом наша антенна ещё работает… Вот такое у меня было ощущение, когда подсоединил анализатор к разъёму коаксиального кабеля четырёхугольной «рамки» периметром 80м, которую настраивал лет 10 назад при помощи обычного моста. Кстати, такое же ощущение у меня было и во время настройки той рамки, когда для проведения измерений подсоединял к ней ИЧХ Х1-38 – на экране АЧХ-ометра были видны сплошные «горбы и провалы», разобраться в которых как говорится «без бутылки» было невозможно. Посему, чтобы осознанно и правильно пользоваться этим прибором, потребуется ещё напрячься и освоить «теорию антенн и фидерных линий» для того, чтобы в итоге ваша антенна заработала должным образом. 1.Нахождение резонансной частоты антенны. 2.Измерение сопротивления антенны. При подсоединении антенны смотрим показания: R – это будет активная составляющая. Значение Х – это реактивная составляющая. Сопротивление можно измерить дистанционно через полуволновый повторитель. Но следует обязательно учитывать если R антенны сильно отличается от волнового сопротивления линии повторителя, то погрешность измерения будет большой. Но прибор тут не при чем – искажают показания потери в рассогласованной линии. Т.е. нет согласования между полотном антенны и питающей линией и анализатор покажет вам «итоговые комплексные» значения. 3.Измерение параметров кабеля. Предполагается, что начало и конец кабеля находятся рядом. Подсоединяем один конец кабеля к анализатору, а второй конец нагружаем на резистор 50Ом. Гоняем частоту на анализаторе – по изменению значений R и Х находим полуволновые и четвертьволновые резонансы кабеля. В полуволновых точках R=50Ом. Если потребуется измерить кабель скажем 75Ом-ный, а прибор градуирован на 50Ом-ные линии – не нужно ничего перенастраивать – так же подсоединяйте резистор 50Ом и к 75Ом-ному кабелю и смотрите его резонансы. За счёт небольшой рассогласовки анализатор-кабель-нагрузка на резонансах кабеля появится небольшая погрешность в измерениях – скажем вместо R=50Ом, анализатор покажет R=51Ом. Но сами резонансы никуда не денутся – частоты их останутся там же, если бы мы и дополнительно отградуировали его на измерение в 75Ом-ных линиях. Это так сказать основные «базовые» измерения, которые можно проводить анализатором. Дополнительные замеры, скажем – определение укорочения кабеля или определение электрической длины линии неизвестной физической длины – все эти измерения обыгрываются вокруг «базовых» замеров. Анализатором можно проводить измерение и входных импедансов и резонансных частот различных устройств. Только следует не забывать, что германиевые диоды в измерителе имеют максимальное рабочее напряжение в 30В. И если вы полезете замерять анализатором резонансы П-контура УМа, не сняв с лампы анодное напряжение – последствия таких замеров будут на вашей совести. Варианты описания для печати в Ворд (формат .doc), прошивка, плата в Корел 11, фото, выложены на страничке Ещё инфо для самостоятельных паяльщиков. КРЕНку DD5 можно использовать на 9-10В. Для того, чтобы обеспечить максимальную ВЧ на измерителе ставлю 10-ти –вольтовую, т.к. не предполагаю использование в своих условиях этого прибора на улице от батареек и питаю его от обычного китаёзного «адаптера» - нестабилизированный БП с напругой 12-13В. Если же прибор в основном будет использоваться в автономных условиях, т.е. с питанием от батарей 12В, которые могут быстро разряжаться – логичнее будет поставить 9-ти вольтовую КРЕНку – дабы продлить ему срок работы, чтобы при понижении скажем до 10В напряжения на батареях этот стабилизатор ещё стабилизировал напряжение. В зависимости от того, какие типы транзисторов (VT1-VT5) будут применяться и какое напряжение питания будет подаваться на усилитель ВЧ напряжения от DDS-ки – следует подобрать режимы каскадов по максимальной амплитуде ВЧ на резисторе R13 на максимальной рабочей частоте, т.е. 30МГц. Режимы подбираются резисторами R4,R5,R2. При 10В питания у меня получились R5=1k, R2=1k. С этими номиналами сигнал на измерителе вполне синусоидален и максимален по амплитуде. Транзисторы КТ368 в пластмассе ещё советского производства (тёмно-коричневая пластмасса с одной белой точкой) и 2N2222A. Нашего аналога буржуйским 2222 не нашёл. Можно попробовать что-то типа КТ646,645 наверное…Ну и не забывайте о «левых» транзисторах современных годов выпуска – есть у меня якобы КТ368 которые p-n-p проводимости – тоже белая точка сверху, такой же вроде бы корпус, а вот проводимость p-n-p… - вот такой «продукт» торгуют на ростовском радиорынке. Инфо от UR4GG – он не смог получить требуемой амплитуды от усилителя, посему увеличил номиналы R24,37,45 до 10к, R11 до 680Ом.
|
|||||||||||||||||||||||