Широкополосный измеритель коэффициента стоячей волны напряжения

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Для настройки антенн

Опубликовано: 17.03.2017 11:12

Просмотров: 3772

А. Титов, г. Томск PA 7/8’2009
Измерители коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) используются для определения качества согласования между собой отдельных узлов радиотехнических трактов. В связи с широким развитием систем кабельного телевидения очень важно знать его значение в каждом конкретном случае. Для измерения КСВН и предназначен предлагаемый прибор.

В соответствии с [1], КСВН антенно-фидер-ного тракта ТВ-передатчика не должен превышать величины 1,2. Известны соотношения, связывающие КСВН с коэффициентом отражения (S11) и уровнем относительных потерь мощности (DP), обусловленных рассогласованием тракта передачи [2]:

где:
-  Рвых.mах - значение выходной мощности при условии идеального согласования;
-  Рвых. - значение выходной мощности при заданном значении КСВН.
Из (1) следует, что при КСВН=1,2 потери мощности составляют DP=1,6%.
В радиолюбительской практике измерители КСВН, изготовленные на основе измерительного моста Уитстона, принято называть антенно-скопами [3].
Технические характеристики измерителя КСВН:
- полоса рабочих частот - 10...650 МГц;
- область измерения КСВН - 1,06...6;
-  предназначен для измерения КСВН в трактах с волновым сопротивлением 50 Ом.

На рис.1 показана принципиальная схема измерителя КСВН, являющаяся модификацией
схемы, описанной в [3], на рис.2 - чертеж печатной платы, на рис.3 - расположение элементов, а на фото - его внешний вид.
Измеритель содержит детектор на диоде VD1 и высокочастотный мост, состоящий из нагрузки, подключаемой к входу 2 совместно с резисторами R1, R2, R3. Для измерения КСВН в трактах с волновым сопротивлением 75 Ом достаточно изменить величину резистора R2 на 75 Ом.
Измеритель работает следующим образом. К входу 1 подключается выход передатчика с установленной выходной мощностью порядка 0,1...0,5 Вт, к входу 2-кабель снижения антенно-фидерного тракта радиостанции, а к выходу -вольтметр постоянного напряжения. При идеальном согласовании антенно-фидерного тракта ток через диод VD1 отсутствует, и напряжение на выходе будет равно нулю. При коротком замыкании входа 2 ток через диод максимален, и вольтметр будет показывать максимальное напряжение.

В реальном случае, измеряя напряжение на выходе при подключенном кабеле снижения антенно-фидерного тракта (U1) и при коротком замыкании входа 2 (U2) можно найти коэффициент отражения S11=U1/U2 и по формулам (1) определить КСВН и DP на заданной частоте.

Для удобства работы в табл.1 приведены значения КСВН и относительных потерь мощности, соответствующие
различным значениям S11.

Измерителем удобно пользоваться также при настройке усилителей и фильтров с использованием приборов для
исследования амплитудно-частотных характеристик типа Х1-42.

В этом случае измеритель устанавливается между выходом генератора качающейся частоты Х1-42 и входом усилителя или фильтра.

При этом детекторная головка подключается к выходу усилителя или фильтра и первому входу «У» Х1-42, а выход измерителя - ко второму входу «У» Х1-42. Пронормировав линию измерения КСВН Х1-42 при коротком замыкании входа 2, можно определять уровень согласования настраиваемого устройства. Аттенюатор Х1-42 дает показания в децибелах.
Поэтому в табл. 1 в первом столбце приведены значения S11 выраженные в децибелах.
Для примера на рис.4 показана схема фильтра нижних частот, формирование амплитудно-частотной характеристики которого и минимизация его коэффициента отражения в полосе пропускания производились с использованием рассматриваемого измерителя и прибора Х1 -42.
На рис.5 дана экспериментально измененная амплитудно-частотная характеристика настроенного фильтра, а на рис.6 - зависимость его коэффициента отражения от частоты.

Интересно отметить, что при практически неизменной форме амплитудно-частотной характеристики фильтра его
коэффициент отражения в полосе пропускания изменяется на 10...15 дБ при незначительном изменении величины элементов. Это обстоятельство следует учитывать при настройке выходных фильтров подавления высших гармонических составляющих излучаемых передатчиком. Ведь
мощность, отдаваемая транзистором оконечного каскада усилителя мощности передатчика, зависит от ощущаемого сопротивления нагрузки транзистора [4].
Литература
1. ГОСТ Р 50890-96. Передатчики телевизионные маломощные.
2.   Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. - М.: Сов. радио, 1980.
3.  Тяпичев ГА. Как построить трансивер. -М.:ДМК-пресс, 2005.
4.   Титов А.А.  Транзисторные усилители мощности MB и ДМВ. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006.