Измерение параметров антенн: старый принцип, новая элементная база.

главная\р.л. конструкции\антенны\...

Измерение параметров антенн: старый принцип, новая элементная база.

Сокращенная версия статьи, опубликованной в журнале «РадиоХобби», сентябрь 2007 г.

В этой статье рассмотрено применение современной элементной базы в измерительном приборе, предназначенном для определения параметров антенн и других элементов высокочастотных цепей.

История, наверное, уже не помнит о тех, кто впервые применил способ измерения параметров антенны, проиллюстрированный следующим рисунком:



Один из наиболее удачных приборов, использующих этот принцип измерения, разработал Джим, VK5JST. На веб-странице автора находится подробное описание анализатора антенн, в том числе формулы и векторные диаграммы, поясняющие способ расчета характеристик антенны. Схожее построение имеет множество антенных анализаторов, разработанных как для самостоятельного повторения, так и в коммерческих целях.

«Слабое место» всех этих приборов - использование диодов (обычно, германиевых) в качестве детекторов для измерения высокочастотного напряжения. Это приводит к усложнению схемы анализатора для сохранения требуемой точности измерения.

Есть ли возможность отказаться от применения диодов, сохранив при этом простоту схемы измерителя? Микросхема AD8307 фирмы Analog Devices, кажется, вполне пригодна для этих целей.

Схема с использованием AD8307 для замены диодных детекторов приведена на рисунке ниже. Как и в иллюстрации принципа измерения, изображенной на предыдущем рисунке, сигнал с выхода генератора подается на антенну через резистор сопротивлением 50 Ом. Высокочастотные напряжения (цепи а и б) снимаются с обоих выводов резистора. Два электронных ключа (микросхемы ADG779 фирмы Analog Devices), управляемые сигналами K1 и K2, коммутируют входы логарифмического усилителя для последовательного измерения одного из трех необходимых высокочастотных напряжений. При этом используются оба  дифференциальных входа (INP и INM) микросхемы AD8307, один из которых переключается на «землю» при измерении VIN или VOUT. Постоянное напряжение с выхода детектора подается на аналого-цифровой преобразователь, встроенный в микроконтроллер. Далее проводится вычисление параметров антенны и их отображение на дисплее. Следует отметить, что стоимость компонентов этой схемы - около 10$.



Однако при практической проверке оказалось, что такой способ не обеспечивает желаемой точности измерений, особенно при КСВ, близком к «единице». Все дело в том, что при подключении «идеальной» антенны (с активным сопротивлением 50 Ом) уровни высокочастотных напряжений в точках а и б отличаются ровно в два раза. При таком соотношении уровней измеряемых сигналов уже сильно сказывается ошибка преобразования микросхемы AD8307. В результате, к примеру, измеритель показывает КСВ=1.1 вместо «единицы».

Для того чтобы эта ошибка не сказывалась на результате измерений, целесообразно заменить 50-омный резистор (включенный между генератором и антенной) на несколько более громоздкую схему измерительного моста:


В этом случае, при КСВ=1 отношение уровней напряжений в цепях а и б также равно единице, а их разность близка к нулю. Как раз это и позволяет скомпенсировать ошибку преобразования AD8307. И, конечно же, вычисление параметров антенны проводится по другим, несколько более сложным формулам.

Резисторные делители,  выходы которых подключены к входам электронных ключей, уменьшают влияние емкости последних на мост. В анализаторе на диапазоны УКВ требуется симметричное расположение элементов моста и электронных ключей на печатной плате, а конденсатор C* и индуктивность L* (которая может быть выполнена в виде печатной «дорожки») в достаточной степени компенсируют емкость и индуктивность проводников, соединяющих антенный разъем и печатную плату измерителя.


Денис Нечитайлов, UU9JDR
Риг Эксперт Украина
uu9jdr(at)qsl.net

Ссылки:

1.    VK5JST Aerial Analyser: ~endsodds/analsr.htm 
2.    Analog Devices:






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.