ТЕЖШИЙНЖА

Описание приемопередающей техники, антенн, вспомогательных устройств, программного обеспечения

НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ

Подавляющее большинство современных измерителей КСВ (как любительских, так и заводского изготовления) используют в качестве датчика падающей и отраженной мощности в коаксиальном тракте так называемые направленные ответвители.

Общие принципы работы направленных ответвителей иллюстрирует рисунок 1. Здесь L1 - центральный проводник коаксиального кабеля, общий провод ( земля ) - его оплетка, G - источник сигнала (передатчик) с выходным сопротивлением R - сопротивление нагрузки КСВ-метра. В коаксиальный тракт введена петля связи L2, к одному из концов которой подключен нагрузочный резистор R , а к другому - высокочастотный вольтметр PV с входным сопротивлением R (оно на рисунке для упрощения не показано)

Рассмотрим для начала случай, когда коаксиальный тракт нагружен на сопротивление, равное его волновому сопротивлению. Тогда в кабеле будет бегущая волна, распространяющаяся слева направо, а I и и - это соответствующие ей ток и напряжение. Между L1 и L2 есть индуктивная связь с коэффициентом взаимной индукции М, а также емкостная связь, которая условно показана на рисунке! как конденсатор С.

Составляющая тока в петле связи 1, обусловленная взаимоиндукцией, имеет направление противоположное направлению тока в центральном проводнике коаксиального кабеля. Емкостная же связь порождает две составляющие тока, одна из которых попадает на общий провод

7Z/ У Р7>

через нагрузочный резистор петли (Ici), а другая - через высокочастотный вольтметр (1с2). Эти две составляющие направлены в разные стороны, поэтому в левой (по рис.1) половине петли связи направления 1 и 1с, совпадают, а в правой направления 1 и 1с2 противоположны.

Токи в петле связи определяются коэффициентом взаимной индукции и емкостью связи (они задаются конструкцией петли), а также сопротивлением нагрузки петли R и входным сопротивлением ВЧ вольтметра R. Оказывается, что изменяя Rq можно достигнуть такой ситуации, когда 1 и 1с2 сравняются по величине. Тогда вольтметр PV будет иметь нулевые показания, несмотря на то, что реально в петле протекают токи. Если теперь в сбалансированном таким образом устройстве поменять местами в петле вольтметр и нагрузочный резистор, то вольтметр зарегистрирует некоторое напряжение. Которое пропорционально мощности, распространяющейся в коаксиальном тракте. Иными словами, выполненная таким образом петля связи представляет собой измеритель высокочастотной мощности с направленными свойствами.

Если КСВ в тракте отличается от единицы, то показания прибора в обоих случаях не будут нулевыми, и по ним можно определить КСВ. Чтобы не производить переключения высокочастотных цепей (это может породить паразитные связи, искажающие измерения), на практике в коаксиальный тракт водят две одинаковых петли со своими высокочастотными выпрямителями и коммутируют лишь цепи постоянного тока (регистрирующий микроамперметр).

Условия баланса петли, нетрудно получить, основываясь на законе Ома для переменного тока. Составляющие тока в петле имеют вид-

I =(io3MI)/(Ro + RJ, Ic, = (io3CURJ/(R -bRJ,

ТЕХНИКА

Ic2=(io3CUR )/(R + R ),

где a)=2jtf, f - частота. Приравняв и Ic2 друг другу, получаем:

R<, = MI/CU.

Поскольку отношение U/I есть волновое сопротивление коаксиального кабеля р, то окончательная формула для Rq принимает вид:

Ro = M/Cp

В этом выражении для нас важно, что номинал Rq. обеспечивающий баланс в петле, определяется только конструкцией прибора и не зависит от частоты. Последнее требует пояснения. Дело в том, что при выводе этих формул были сделаны два приближения.. Во-первых, приведенные выше выражения для составляющих тока в петле получены в предположении, что емкостное сопротивление связи между центральным проводником и петлей (оно. естественно, зависит от частоты) на всех рабочих частотах существенно больше, чем сопротивление включенных параллельно R и Rn Говоря простым языком, это обозначает слабую связь петли с коаксиальным трактом (на практике это легко выполняется) Во-вторых, чтобы работали закон Ома и основанные на нем выводы, длина петли связи должна быть во много раз меньше длины волны. Тогда на всей длине петли связи амплитуды тока и напряжения в коаксиальном тракте можно считать постоянными при любом КСВ и пользоваться законом Ома для сосредоточенных цепей. Это реализуется, если длина измерительной линии (датчика) существенно меньше длины волны. Это условие тоже легко реализуется на практике.

Используя такой датчик, без труда удается создать универсальный прибор, перекрывающий все КВ диапазоны, а также отдельные приборы для диапазонов 144 и 430 МГц.

Сумма токов и 1с, от частоты зависит, что и порождает основной недостаток КСВ-метра с направленным ответ-вителем на основе петли связи - его чувствительность также зависит от частоты. Этот недостаток не очень существенен, если речь идет только об измерении КСВ и оперативном его контроле в процессе работы Для измерения таким прибором отдаваемой мощности его надо калибровать на каждом диапазоне, что. скажем прямо, не очень удобно.

Второй недостаток такого прибора (тоже связанный с частотной зависи-

мостью чувствительности) - относительно невысокая чувствительность на низкочастотных диапазонах. Так для измерений КСВ на диапазоне 160 метров при мощности 5 Вт длина петли должна быть около 1 м, что не совсем удобно с конструктивной точки зрения. Хотя и не так страшно - не нарушая работоспособности прибора отрезок кабеля с петлями связи можно свернуть в компактную бухту.

Эти недостатки компенсируются редкостной железной простотой прибора, позволяющей без всяких проблем воспроизвести его даже начинающему радиолюбителю. Если с чисто механической точки зрения петли сделать одинаковыми (при типичной длине 10-15 см это реально), то прибор после несложной операции балансировки будет надежно измерять КСВ

В радиолюбительской литературе последнее время чаще описываются измерители КСВ с трансформатором на ферритовом магнитопроводе Не вникая в детали, отметим, что принцип их работы на самом деле точно такой же, как и у КСВ-метра с петлей связи Отличие -использование сосредоточенных элементов датчик тока на трансформаторе и конденсаторов связи. Применение широкополосного трансформатора снимает вопрос о частотной зависимости показаний, поэтому такой прибор в принципе можно уже использовать как широкополосный высокочастотный ваттметр. В подобных КСВ-метрах легко реализуется высокая чувствительность, поэтому они подходят и для QRP аппаратуры.

Однако наличие высокочастотного трансформатора заметно осложняет повторение прибора в любительских условиях. В руках у радиолюбителя может оказаться некачественный магнитопровод (проверить его в любительских условиях крайне трудно). Трансформатор критичен к выполнению обмотки, что не гарантирует при повторении его широкополосность в требуемых пределах. Как всякое высокочастотное устройство на сосредоточенных элементах, такой прибор критичен к расположению элементов. Во всяком случае, без соответствующих проверок и испытаний утверждать, что изготовленный КСВ-метр имеет одинаковую чувствительно на всех диапазонах нельзя. Иными словами, радиолюбителям, не имеющими опыта в изготовлении и настройке подобной аппаратуры и не располагающих приборами для их поверки, лучше остановиться на КСВ-метре с петлей связи.

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

ТРАНСИВЕР ЦЕЛИНА

Под таким названием в первом и втором номерах КВ журнала за 1996 г. было опубликовано описание радиостанции, разработанной нашим активным автором из Казахстана В. Рубцовым. Судя по письмам (он получил их более трехсот), трансивер заинтересовал читателей. В большинстве писем они просят автора опубликовать эскизы печатных плат и сборочные чертежи, поясняющие расположение деталей в корпусе трансивера, компоновку органов управления на его передней и задней панелях, рассказать о примененных в нем деталях. В связи с этим В. Рубцов подготовил материал, который публикуется ниже. Помимо упомянутых конструктивных данных, в нем описываются узлы трансивера, подверг-шехся модернизации за истекшее время.

с целью улучшения параметров трансивер Целина [1] несколько доработан: в нем применены восьмикристальный лестничный кварцевый фильтр [2, 3],

более совершенный усилитель мощности РЧ сигнала, заменен блок питания. Для повышения стабильности настройки в трансивер введен термостат ГПД [4].

РВ 200 л j PJ ЦВВЗкк± ] 00

Ш22В

УТ5 КПЗОЫ

Рис. 1

KBJ-

Вход

Rf В ВО

С! 200 R2

415 0,01т -Щ

КОВ ВОВ -1

/ С2 0,068мк

С4 300

К Вазе УГЕ

R6 180

RB ЮОк

270к- - I X 1

4= СВ 0,068 мк

Принципиальная схема нового усилителя мощности изображена на рис. 1. Он рассчитан на совместную работу с диодным балансным смесителем на входе и обеспечивает выходную мощность 10 Вт. Несмотря на высокую чувствительность, усилитель весьма устойчив к самовозбуждению и выдает практически одинаковую мощность во всех любительских диапазонах.

Усилитель - четырехкаскадный. Первый каскад выполнен на полевом транзисторе VT1, сток которого гальваничес-