Ксв метр своими руками самодельные. Самодельный VHF - UHF КСВ - метр

КСВ-метр

Увеличение частоты сигнала приводит к увеличению потерь в фидерной линии. Поэтому очень важно добиться наилучшего согласования между передатчиком и антенной системой, а именно, минимального коэффициента стоячей волны (КСВ).
Предлагаемым КСВ-метром можно проводить измерения вплоть до сантиметрового диапазона в линиях с волновым сопротивлением 50 Ом.
Описанный в КСВ-метр на полосковых линиях имеет ограничение частотного диапазона сверху в силу особенностей своего конструктивного исполнения, хотя схемное решение такого ограничения не накладывает.

Принципиальная электрическая схема предлагаемого КСВ-метра аналогична описанной в и показана на рис. 1 (отличия в типономиналах отдельных деталей).

Особенностью предлагаемого прибора является конструктивное исполнение детекторной части КСВ-метра, что позволило расширить диапазон измерений вплоть до 1 ГГц.

Автор опускает описание физики образования стоячих волн в соединительных линиях, математические расчеты величин падающей и отраженной мощностей при согласованной и не согласованной линии, принцип измерения КСВ, основанный на измерении определенных величин падающей и отраженной волн, основы конструирования приборов СВЧ-диапазона и технологических требований, предъявляемых к ним, и отсылает заинтересованных читателей к известной литературе .

Конструкция
Корпус детекторной головки КСВ-метра состоит из двух частей (рис.2): П-образно-го основания 1 и крышки 2 (материал - бронза).

Конструкция направленных ответвителей 3 (L1 и L2) показана на рис.З.

Центральный проводник 4 (L2) припаян непосредственно к разъемам XS1 и XS2. В тело крышки 2 впаяны стаканы 5 (4шт.) и четыре стеклобусы 6. Диоды (VD1; VD2), конденсаторы (С1; С2) и резисторы (R1; R2) помещены в цилиндрические стаканы 5. Выводы диодов пропущены через канал стеклобусы и припаяны непосредственно к ответвителям.
Корпус детекторной головки КСВ-метра, направленные ответвители, центральный проводник перед сборкой полируют (в корпусе - только внутреннюю поверхность диаметром 15 мм; наружная поверхность чистотой Rz 20) и покрывают серебром.

Порядок сборки
Сначала устанавливают все детали, относящиеся к крышке детекторной головки. Затем, в основании головки закрепляют один из разъемов XS с припаянным центральным проводником, потом второй разъем и проводят пайку. После сборки основания и крышки их соединяют с помощью 6 винтов М3 и в крышке фиксируют разъемы XS1 и XS2.
Перед сборкой детекторную головку промыть спиртом и просушить. Работать в хлопчатобумажных перчатках, предварительно обезжирив кожу рук.

Детали
Требования к радиоэлементам стандартные для СВЧ-техники. Конденсаторы С1 и С2 - проходные. В авторском варианте использованы бескорпусные диоды АА113А. Возможна замена на другие типы диодов в зависимости от требуемой верхней граничной частоты. В этом случае возможно применение иного способа их крепления. Разъемы XS1 и XS2 конструктивного исполнения с серебряным покрытием; их тип определяется наружным диаметром кабеля.

Примечания
1. При использовании кабеля с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, диаметр центрального проводника расчитывают по формуле:
Zo=138 IgD/d,
где: Zo - волновое сопротивление линии, D - внутренний диаметр экрана коаксиальной линии детекторной головки, d - диаметр центрального проводника. Значения резисторов R1 и R2 приводят в соответствие с волновым сопротивлением кабеля.
Упростить конструкцию предлагаемого КСВ-метра можно применив коаксиальную линию с квадратным сечением экрана и круглым центральным проводником. Расчет размеров линии можно выполнить исходя из формулы:
Zo-138 lg1,08D/d, где: Zo - волновое сопротивление линии, D - внутренняя сторона квадратного экрана коаксиальной линии, d-диаметр центрального проводника

2. Необходимо точно выдерживать размеры деталей, тип соединения, а также посадочные размеры.

3. Для удобства детекторную головку можно конструктивно объединить с индикаторной частью в общем корпусе.

4. Если в распоряжении радиолюбителя нет готовых стеклобус, то можно воспользоваться подходящими по размерам, демонтировав их из металлобумажных конденсаторов.

Иван Милованов, UYOYI, г. Черновцы

Литература
1. И.Я.Милованов, КСВ-метр на полосковых линиях. Радиохобби, № 6, 1998г. с. 16.
2. Радио, телевизия, электроника, № 1,1985г.(НРБ).
3. С. Г. Бунин, Л.П.Яйленко, Справочник радиолюбителя коротковолновика, изд.2, пер. и доп., Киев, Техника, с.221,243.
4. С. М. Алексеев, Радиолюбительская УКВ аппаратура, Гос. энергетическое издательство, М., -Ленинград, 1958, с. 131.
5. М.Левит, Прибор для определения КСВ, Радио, 1978, №6, с. 20.
6. Техническое описание и схема электрическая принципиальная радиостанции «Лен».

Радиохобби 4/2000

КСВ метр своими руками (материал предложен Владимиром Неклюдовым) С помощью рефлектометра можно настраивать антенны, измерять выходную мощность передатчика, согласовывать между собой промежуточные и выходные каскады, согласовывать выход передатчика на 144 МГц со входом утроителя на 430 МГц и выход утроителя с нагрузкой и т.д. Принципиальная схема рефлектометра для УКВ диапазонов 144/430 МГц приведена на рис. 1. Основу устройства составляет двунаправленный ответвитель, выполненный на полосковой линии Е1 с двумя петлями связи L1 и L2. С них и снимаются напряжения прямой и отраженной волн, которые выпрямляются диодами V1 и V2. В зависимости от положения переключателя S1 измеряются либо то, либо другое напряжение. Петли связи нагружены на резистор R2. Резистором R1 регулируется чувствительность прибора. Емкость блокировочных конденсаторов С1 и С2 для диапазона 144 МГц - 0,022 мкФ, для 430 МГц - 220 пФ. Конструкция линии с петлями связи для диапазонов 144/430 МГц показаны на рис.2а, б соответственно. Размеры даны для несимметричного фидера с волновым сопротивлением 75 Ом. Линия и петли связи выполнены на печатных платах из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 4 мм. При использовании другого материала ширину линии можно найти из формулы: где Z - волновое сопротивление линии, Ом; E - диэлектрическая проницаемость используемого материала (для стеклотекстолита Е=5); D - толщина материала, мм; b - ширина полосковой линии, мм. Печатные платы впаивают в прямоугольную рамку из латунной полосы толщиной 0,8...1 мм и шириной 30 мм. Припаивать печатную плату нужно с двух сторон. На торцевых стенках рамки можно укрепить коаксиальные ВЧ разъемы. Если же использовать рефлектометр в какой-то конкретной цепи и не предусматривать его отключение, коаксиальный кабель можно припаять непосредственно. Вход и выход полосковой линии через проходные конденсаторы или пистоны выводят на противоположную сторону печатной платы. На ней размещают резистор R2, диоды и конденсаторы. Для этого симметрично выводам петель связи на противоположной стороне делают опорные точки - вырезают кольцевые канавки в фольге так, чтобы получились "пятачки" диаметром 5 мм. К этим "пятачкам" и припаивают диоды V1 и V2 и резистор R2. Диоды устанавливают между выводами петель связи и блокирующими конденсаторами. Конденсаторы применяют типа КМ, КГЛ или, в крайнем случае, СГМ. Их тонкие проволочные выводы отрезают, диоды припаивают к металлизированному участку конденсатора. Вторую обкладку конденсатора припаивают к общей поверхности фольги, как показано на рис.3. Время пайки должно быть минимальным, так как при перегреве диоды выходят из строя. Переключатель S1 - МТ-1. Резистор R2 - безиндукционный (УЛИ или МЛТ-0,25). Стрелка микроамперметра на 100 мкА отклоняется на всю шкалу в положении переключателя "Прямая" при мощности на 144 МГц примерно 50 мВт и на 430 МГц - 100 мВт. При большей мощности чувствительность прибора необходимо понижать, вводя резистор R1. После монтажа и сборки рефлектометр необходимо настроить. Для этого подают на вход сигнал от передатчика или ГСС, а выход нагружают на эквивалентную нагрузку 75 Ом. Можно воспользоваться готовым ВЧ эквивалентом от измерителей АЧХ Х1-13, Х1-19, Х1-30. Подают такое напряжение ВЧ, чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу в положение переключателя S1 "Прямая". Затем переключатель переводят в положение "Отраженная" и подбором резистора R2 добиваются нулевого показания. Эту процедуру повторяют несколько раз с каждым из вновь включаемых резисторов. Настроенный рефлектометр закрывают с двух сторон крышками. Поскольку рефлектометры симметричны, их входы и выходы можно поменять местами.

Широко известные из радиолюбительской литературы КСВ-метры выполнены с использованием направленных ответвителей и представляют собой однослойную катушку или ферритовый кольцевой сердечник с несколькими витками провода. Указанные устройства имеют ряд недостатков, основным из которых является то, что при измерении больших мощностей появляется высокочастотная «наводка» в измерительной цепи, требующая дополнительных затрат и усилий по экранировке детекторной части КСВ-метра для уменьшения погрешности измерений, а при формальном отношении радиолюбителя к изготовлению прибора, КСВ-метр может стать причиной изменения волнового сопротивления фидерной линии в зависимости от частоты.

Предлагаемый вниманию КСВ-метр на основе полосковых направленных ответвителей лишён подобных недостатков, конструктивно выполнен в виде отдельного самостоятельного прибора и позволяет определить отношение прямой и отражённой волн в цепи антенны при подводимой мощности до 200 Вт в частотном диапазоне 1…50 МГц при волновом сопротивлении фидерной линии 50 Ом.

Схема КСВ-метра проста:

Если требуется иметь только индикатор выходной мощности передатчика или контролировать ток антенны, можно воспользоваться таким устройством:

При измерении КСВ в линиях с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, значения резисторов R1 и R2 следует изменить до величины волнового сопротивления измеряемой линии.

Конструкция
КСВ-метр выполнен на плате из двустороннего фольгированного фторопласта толщиной 2 мм. В качестве замены возможно использование двусторонннего стеклотекстолита.

Линия L2 выполнена на тыльной стороне платы и показана прерывистой линией. Её размеры 11×70 мм. В отверстия линии L2 под разъёмы XS1 и XS2 вставлены пистоны, которые развальцованы и пропаяны вместе с L2. Общая шина с обеих сторон платы имеет одинаковую конфигурацию и на схеме платы заштрихована. В углах платы просверлены отверстия, в которые вставлены отрезки провода диаметром 2 мм, пропаянные с обеих сторон общей шины.

Линии L1 и L3 расположены с лицевой стороны платы и имеют размеры: прямой участок 2×20 мм, расстояние между ними 4 мм и расположены симметрично продольной оси линии L2. Смещение между ними вдоль продольной оси L2 -10 мм. Все радиоэлементы расположены со стороны полосковых линий L1 и L2 и припаяны внахлёст непосредственно к печатным проводникам платы КСВ-метра. Печатные проводники платы следует посеребрить.

Собранная плата припаивается непосредственно к контактам разъёмов XS1 и XS2. Применение дополнительных соединительных проводников или коаксиального кабеля недопустимо.

Готовый КСВ-метр помещают в коробку из немагнитного материала толщиной 3…4 мм. Общую шину платы КСВ-метра, корпуса прибора и разъёмов соединяют между собой электрически.

Отсчет КСВ производят следующим образом: в поло- жениии S1 «Прямая» с помощью R3 устанавливают стрелку микроамперметра на максимальное значение (100 мкА) и переведя S1 в «Обратная», отсчитывают значение КСВ. При этом показанию прибора 0 мкА соответствует КСВ 1; 10 мкА — КСВ 1,22; 20 мкА — КСВ 1,5; 30 мкА — КСВ 1,85; 40 мкА — КСВ 2,33; 50 мкА — КСВ 3; 60 мкА — КСВ 4; 70 мкА — КСВ 5,67; 80 мкА — 9; 90 мкА — КСВ 19.

После окончания сборки любой антенны или антенной системы необходимо произвести проверку КСВ. Это даст вам уверенность что всё, что Вами сделано - сделано правильно. Данный КСВ-метр предназначен для работы в диапазонах частот 144, 432 и 1296 МГц.

Конструкция
Конструкция прибора достаточно проста и понятна. Прибор выполняется из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2,0 мм.
На рис.1 показан монтаж КСВ-метра. Центральный проводник выполнен из латунного прутка диаметром 10 мм. Линия связи выполняется из вывода диода D1 и D2, так как ваш диод будет практически вставленным в отверстие сделанное вами в перемычке.

Все соединения корпуса КСВ-метра необходимо тщательно пропаять - это обеспечит жесткость конструкции и стабильность параметров. Перегородка, устанавливаемая между измерительным и приборным отсеками КСВ-метра показана на рис.2.

Для развязки измерительных цепей конденсаторы С3 и С4, должны быть опорными, например - марки КДО и иметь емкость 3300 или 6800 пф. В качестве диодов D1 и D2 можно применить и другие диоды, но обеспечивающие работу КСВ-метра на этих частотах. Перед установкой диодов в КСВ-метр вам необходимо проверить паспортные данные устанавливаемого диода.

Правильность выполнения измерительного отсека КСВ-метра в котором располагаются измерительные линии приведена на рис.3.

Измерение
Процесс измерения особенностей не имеет, и многократно был описан в различной радиолюбительской литературе. Для облегчения отсчета составлена таблица 1. Все значения, приведенные в таблице 1 были рассчитаны для прибора на 100 мкА.

Дел......КСВ

Если у вас есть другой прибор, который отличается от предлагаемого, то вам необходимо произвести перерасчет по формуле:

КСВ = (Uпрям + Uотр) / (Uпрям - Uотр), где:

Uпрям. - напряжение прямой волны
Uотр. - напряжение отраженной волны
После этого можно составить таблицу, но уже для вашего прибора.

Модернизация
Для улучшения параметров вашего прибора вам необходимо доработать резисторы R1, R2, а так же конденсаторы С1, С2 при помощи растворителя смыть с них краску.

Вывод идущий на корпус у резистора R1, R2, как и вывод конденсаторов С1, С2 должны быть минимально короткими и иметь пайку с обоих сторон фольгированного стеклотекстолита, то есть выводы должны вставлены в предварительно подготовленное вами отверстие, вывод от радиодеталей должен выходить с обратной стороны фольгированного стеклотекстолита на 1…2 мм и только после этого производится пайка. Резисторы R1 и R2 можно использовать в качестве опорных стоек и впаивать в фольгированный стеклотекстолит вертикально.

Если у вас есть прибор 100 мкА, который рекомендован, то данную конструкцию можно дополнить еще одним отсеком, установив его в КСВ-метр. При правильно собранно вами монтаже и выдержанных размерах, КСВ-метр начинает работать сразу и вам остается только его откалибровать, т.е. составить таблицу с КСВ или нанести эти значения на шкалу вашего прибора.

Размеры отсека с разъемом и диаметр латунной трубки рассчитаны на волновое сопротивление 75 Ом, а не на 50.Чтобы было 50 ом надо или миллиметров на 5 увеличивать диаметр латунного стержня, или миллиметров на 11 уменьшать каждую сторону (как бы диаметр) отсека с "трубкой".

Уберите вторые конденсаторы с диодов, лишняя рассогласовка, оставьте по одному на каждом диоде и максимально укоротите их выводы, в первую очередь выводы конденсаторов, которые идут на диоды, но и на землю тоже. Выводы диодов тоже укоротите. Провода до тумблера используйте жесткие, одножильные, по минимальному расстоянию до выводов. С "общего" выхода тумблера припаяйте опять же кратчайшим путем емкость несколько тыс. пф на землю.

Можно так же еще и параллельно разъему тоже емкость припаять на землю. Все элементы постарайтесь разместить как можно более симметрично. В отсеке с разъемами желательно пропаять землю между стенками по всей длине. Смотреть показания надо только с закрытой верхней крышкой.

Резисторы вы надеюсь 50 Ом поставили, безиндукционные? По хорошему, их надо подбирать. И параллельно щупам мультиметра на самом мультиметре тоже поставьте небольшую емкость, а еще лучше все-таки использовать головку, а то эти китайские мультиметры....... И тумблер постарайтесь разместить вертикально (т.е. повернуть его на 90 градусов, для "симметрии" :)

Диоды: ГД501 507 508 Д18 Д28 Д9 Д2 Д310 Д311 Диодоы желательно подобрать по одинаковой ВАХ (вольтамперной характеристике) или близким параметрам.

Откалибровать прибор по ближайшему ряду резисторов: 50,75, 100,150 ом (включив вместо антенны), соответственно КСВ будет 1;1.5;2.0;3.0. После этого можно прибор проверить на симметричность (поменяв местами вход и выход).

Данное схемное решение скопировано с промышленного КСВ метра ROGER RSM-200, имеющего следующие характеристики: полоса частот от 1,6 МГц до 200 МГц, проходная мощность не более 200 Вт.

Внешний вид:

Прибор нереверсивный, поэтому надо соблюдать правильность включения входа и выхода.

Трансформаторы L1 L2 намотаны на ферритовых кольцах типоразмер 12x7x6 мм проводом ПЭВ-0,4 мм 22 витка, мотается равномерно по всей окружности кольца. Затем в оба намотанных кольца вставляется латунная трубка диаметром 3,5 мм и длинной 40 мм (автор использовал элемент антенны от карманных приёмников) и распаивается на разъёмах PL. Образец приведён на фото:

Дроссели L3 L4 мотаются на аналогичных кольцах и имеют по 19 витков ПЭВ 0,4 мм. Обратите внимание, что через отверстия колец L3 L4 в кембрике пропущены перемычки, которые соединяют диоды и дроссели L1 L2 (как показано на схеме и видно на фото). Печатная плата двухсторонняя, на стороне показанной на фото, расположены два пятачка для пропайки разъемов PL. На второй стороне расположены остальные элементы схемы:

Выводы элементов должны быть предельно короткие.

Печатная плата выполнена утюжно-лазерной технологией. Её размеры 60 мм Х 33 мм. Плата помещается в жестяной экран 60х33х33 мм.

Получившийся блок располагают в любом удобном корпусе из алюминия или текстолита с измерительной головкой и переключателями. Все переменные и подстроечные резисторы располагаются на отдельной плате около измерительной головки. Настройка КСВ метра сводится к калибровке обратной волны резистором R3. Калибровка прибора производится резисторами R4, R5 в поддиапазоне 200 и 20 ватт.

73!

Просмотрено: 2 365