При настройке антенн в радиолюбительской практике используют мостовые измерители двух типов: неуравновешенные и уравновешенные. Первые известны как КСВ-метры и получили относительно широкое распространение. Вторые в литературе обычно называют антенноскопами. Они встречаются реже, хотя позволяют получить об антенно-фидерном тракте радиостанции некоторую дополнительную (по сравнению с КСВ-метрами) информацию, анализ которой может облегчить его настройку.

Для изготовления антенноскопа радиолюбители обычно используют удачную конструкцию, описание которой было описано ранее [1] в книге К. Ротхамеля Антенны. Прибор, о котором пойдет речь в этой статье, отличается от него более удобной балансировкой моста и более точным определением сопротивления, соответствующего балансу моста.

Рис.1.

Принципиальная схема прибора для измерений в антенно-фидерном тракте радиостанции, состоящего из измерительного генератора и уравновешенного моста, изображена на рис. 1.

Собственно мост с индикатором баланса представляют собой отдельный узел, который работает в широкой полосе частот. Верхняя частотная граница определяется конструкцией моста (паразитными емкостями и индуктивностями) и в обычном исполнении без труда достигает значения 30...50 МГц.

Мост может использоваться с внешним генератором, обеспечивающим на нем высокочастотное напряжение несколько вольт. Для этих целей подойдет и собственно радиостанция, но уровень ее мощности надо уменьшить до требуемых значений — регулятором уровня (если он есть) или дополнительным аттенюатором.

Однако если необходимо работать в полевых условиях, мост целесообразно объединить в одном приборе с генератором, который питается от автономного источника. Именно такой его вариант, предназначенный для измерений в Си-Би диапазоне, и описан в статье.

В отличие от распространенных конструкций антенноскопов в этом приборе балансировка моста осуществляется двумя последовательно включенными резисторами, что позволяет точнее произвести эту операцию. Наличие двух резисторов практически исключает возможность отсчета сопротивления, соответствующего балансу моста, по шкале прибора. В приборе для определения сопротивления предусмотрено его измерение с помощью внешнего омметра.

ВЧ напряжение от генератора поступает в точку соединения резисторов R5, R6, образующих верхние плечи моста. Соединенные последовательно резисторы R7 и R8 составляют регулируемое плечо, а измеряемым является входное сопротивление антенны или антенно-фидерной системы, подключаемых к прибору через гнездо XW1 "RX".

Как видно из схемы, регулируемое плечо R7R8 соединено с мостом через переключатель SA1.1. Он позволяет подключать это плечо и к гнезду XS2 для измерения установленного при балансе суммарного сопротивления резисторов с помощью омметра (мультиметра). В измерительную диагональ моста включена цепь VD1C9, со средней точкой которой соединена цепь VD2R9C8R10 со стрелочным индикатором баланса РА1 (R10 - регулятор его чувствительности).

Еще одно отличие этого моста от упоминавшегося антенноскопа из книги К. Ротхамеля - он питается ВЧ напряжением относительно общего провода. С ним же соединены нижнее плечо моста (R8), оплетка коаксиального кабеля и противовес антенны (через гнездо XW1), а также измерительная цепь индикатора баланса РА1. Благодаря такому решению уменьшается влияние тела оператора на результате измерений.

Встроенный генератор собран на транзисторе VT1 с колебательным контуром L1C1 в коллекторной цепи и кварцевым резонатором ZQ1 в цепи базы. С катушки связи L2, индуктивно связанной с L1, ВЧ напряжение с генератора подается на вход усилителя мощности, выполненного на транзисторе VT2. Резистор R4 ограничивает его ток базы, дроссель L3 является коллекторной нагрузкой, а последовательный колебательный контур L4C7 служит для установки необходимого уровня ВЧ напряжения питания измерительного моста.

Генератор и усилитель питаются постоянным током от стабилизатора напряжения DA1. Внешний источник должен обеспечивать напряжение 12... 15В при токе нагрузки до 100 мА. Его подключают через гнездо XS1. Светодиоды HL1 и HL2 - индикаторы подачи питания на прибор и режимов его работы. В режиме "Отсчет", т. е. при измерении суммарного сопротивления резисторов R7 и R8 выносным омметром, питание отключается во избежание перегрузки индикатора РА1, возникающей при резком разбалансе моста вследствие отключения регулируемого плена.

Рис.2.

Прибор выполнен в металлическом корпусе размерами 130x80x40 мм. В "полевых" условиях (на автомобиле, на катере) его питают от бортовой сети транспортного средства, а в домашних - от аккумуляторной батареи или сетевого блока питания трансивера. Все органы управления выведены на лицевую панель, а гнезда - на боковые стенки.

Остальные детали смонтированы на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита, чертежи которых показаны на рис. 2 (узел А1) и 3 (узел А2). Все соединения выполнены короткими жесткими проводами, плата А1 помещена в отдельный металлический экран из листовой латуни толщиной 0,5 мм.

При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ, конденсаторы К50-35 (С5), КТ, КД и КМ (остальные). Переменные резисторы R10 СПЗ-4аМ, R7 - сдвоенный СПЗ-3дМ с номинальным сопротивлением 1 кОм (секции соединены параллельно), R8 -СП2-За. Номинальные сопротивления резисторов R5 и R6 (примерно 200 Ом) некритичны, однако важно, чтобы они были одинаковыми (допустимое отклонение - не более 5 %).

Суммарное сопротивление резисторов R7 и R8 (600 Ом) выбрано исходя из возможных значений входных сопротивлений большинства антенн. Кварцевый резонатор ZQ1 - любой малогабаритный с собственной частотой (или третьей гармоники), соответствующей частоте одного из средних (15-25) каналов поддиапазона (сетки) "С" Си-Би.

Катушки L1, L2 и L4 намотаны проводом ПЭВ 0,31 на полистироловых каркасах диаметром 7,5 мм с подстроечниками СЦР-1 из карбонильного железа. L1 содержит 12, L2 (намотана поверх L1) - 4, L4 - 10 витков. Дроссель L3 - унифицированный ДМ-0,1 с индуктивностью 20 мкГн. Высокочастотное гнездо XW1 СР-50-73П8, XS1 и XS2 - любые низкочастотные экранированные. Переключатель SA1 - малогабаритный тумблер любого типа на два положения и два направления.

При повторении прибора для работы на других диапазонах надо изменить все элементы, влияющие на его частотные характеристики (кварцевый резонатор, катушки и конденсаторы колебательных контуров). При налаживании прибора вращением подстроечника катушки L1 настраивают контур L1C1 на частоту кварцевого резонатора.

Далее устанавливают ВЧ напряжение на измерительном мосте. Для этого вместо последнего к конденсатору С6 подключают постоянный резистор сопротивлением 120... 130 Ом с рассеиваемой мощностью 0,5...1 Вт и, изменяя подстроечником индуктивность катушки L4, устанавливают на нем ВЧ напряжение 9... 10 В. В заключение удаляют резистор и восстанавливают соединение конденсатора С6 с мостом.

Рис.3.

Перед пользованием прибором движок переменного резистора R10 необходимо установить в положение, соответствующее минимальной чувствительности РА1 (по схеме нижнее), а переключатель SA1 - в положение "Отсчет". Затем к гнезду XS1 подключают источник питания (при этом должен загореться светодиод HL2), к гнезду XS2 - мультиметр в режиме измерения сопротивлений от 0 до 600 Ом, а к XW1 - согласуемую антенну с неизвестным входным сопротивлением RA.

Далее переключатель SA1 переводят в положение "Баланс" (загорается светодиод HL1) и изменением сопротивления введенных частей переменных резисторов R7 (грубо) и R8 (точно) добиваются минимума показаний микроамперметра РА1, одновременно повышая его чувствительность уменьшением сопротивления резистора R10.

Минимальное показание при максимальной чувствительности прибора соответствует точному балансу моста. После этого переключатель возвращают в положение "Отсчет" и по показанию омметра определяют суммарное сопротивление резисторов R7, R8. Закончив измерения, переводят движок резистора R10 в исходное положение и выключают питание.

В общем случае входное сопротивление антенно-фидерного тракта при КСВ, не равном 1, имеет как активную, так и реактивную составляющие. Поскольку антенноскоп не имеет в регулируемом плече элементов компенсации реактивной составляющей, то в отдельных случаях минимум, соответствующий балансу моста, может быть не очень глубоким.

Но, тем не менее значение сопротивления, полученное в результате измерений антенноскопом, близко к значению активной составляющей входного сопротивления антенно-фидерного тракта. Его можно использовать при настройки антенны для оценки степени согласования передатчика с антенно-фидерным трактом и для улучшения степени согласования.

Л. Никольский, Б. Татарко

Литература:

1. К. Ротхамель Антенны. Пер. с нем. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергия, 1979. МРБ, вып. 1998