Калибровка КСВ-метра
Борис СТЕПАНОВ (RU3AX), Москва
Заметную погрешность КСВ-метров обусловливает, как известно, нелинейность входящих в их состав ВЧ вольтметров на полупроводниковых диодах. Увы, но эта погрешность наиболее существенна при измерениях малых КСВ, т. е. в области их значений, представляющих наибольший интерес для практики. Сказанное относится как к самоделкам, так и к недорогим приборам заводского изготовления.
Проблема легко решается индивидуальной калибровкой приборов. Но в радиолюбительских условиях ее несложно провести лишь для КСВ-метров, работающих с малыми уровнями мощности (до 1...2 Вт), например, для КСВ-метров на основе резистивного моста. В этом случае эквивалентами для калибровки (по крайней мере, на KB диапазонах) могут служить обыкновенные резисторы МЛТ и им подобные, имеющие малую собственную индуктивность. Однако приборы, работающие на малых уровнях мощности, используют лишь при наладке антенно-фидерных трактов, а при реальной работе в эфире применяют КСВ-метры, регистрирующие мощность прямой волны в десятки, а то и сотни ватт.
Для балансировки датчиков прямой и отраженной волн при наладке таких приборов необходим лишь так называемый "эквивалент антенны" — безындукционный резистор с большой допустимой мощностью рассеивания (по крайней мере, в десятки ватт). Их изготавливают на основе мощных резисторов типа ТВО или собирают из включаемых последовательно-параллельно резисторов МЛТ-2 в конструкции типа "беличье колесо" (для уменьшения паразитных емкостей и ин-дуктивностей эквивалента антенны).
Так или иначе, но для наладки КСВ-метра при уровнях проходящей мощности, близких к реально используемых при работе в эфире, необходим эквивалент антенны с сопротивлением 50 или 75 Ом (в зависимости от волнового сопротивления фидера). А вот изготавливать мощные ВЧ нагрузки разного сопротивления для калибровки прибора (в общем-то разовой операции) вряд ли кто будет. Между тем есть простой способ, который позволяет откалибровать изготовленный КСВ-метр или проверить уже имеющийся.
Он заключается в том, что при наладке прибора после его балансировки параллельно эквиваленту антенны подключают конденсатор (см. рисунок). Получившаяся комплексная нагрузка создает на входе КСВ-метра режим, эквивалентный некоторому значению КСВ, значение которого можно легко рассчитать, зная рабочую частоту F, сопротивление резистора эквивалента антенны R и емкость подключенного конденсатора С по формуле
В эти формулы значения емкости надо подставлять в пФ, сопротивления — в Ом, рабочую частоту — в МГц.
Заметим, что требования к конденсатору не очень жесткие, поскольку действующие ВЧ напряжения небольшие (в 50-омном тракте при 100 Вт мощности они всего лишь — около 100 В). Тем не менее этот конденсатор должен выдерживать некоторую реактивную мощность, но при калибровке в зоне небольших значений КСВ (до 3) и не очень большую. Здесь можно использовать либо конденсаторы КСО или эквивалентные им, или, что лучше, конденсаторы (подстроечные или переменной емкости) с воздушным диэлектриком. Конденсаторы переменной емкости подойдут и от радиовещательных ламповых приемников.
Экспериментальная проверка этого метода производилась с помощью КСВ-метра промышленного производства MFJ-256B, имеющего цифровую шкалу для индикации показаний. К самодельному эквиваленту антенны с сопротивлением на постоянном токе 50 Ом был подключен конденсатор емкостью 160 пФ (±1%, измеренное значение). В таблице приведены рассчитанные и измеренные значения КСВ для всех любительских KB
|
F, МГц |
Кр |
Кизм |
|
1,8 |
1,095 |
1,1 |
|
3,5 |
1,192 |
1,2 |
|
7 |
1,419 |
1.4 |
|
10 |
1,653 |
1,6 |
|
14 |
1,994 |
2,0 |
|
18 |
2,41 |
2,4 |
|
21 |
2,751 |
2,8 |
|
24 |
3,258 |
3,3 |
|
28 |
3,711 |
3,7 |
диапазонов (конкретные частоты измерений соответствуют начальным частотам для всех диапазонов). Совпадение рассчитанных и измеренных значений для радиолюбительской практики более чем просто хорошее. Это говорит о том, что использованный экземпляр КСВ-метра хорошо был откалиброван при его изготовлении (закон Ома не обманешь). Необходимую емкость конденсатора по заданному значению КСВ можно рассчитать по формуле
Здесь частота F — в МГц, сопротивление R — в Ом, емкость С — в пФ.
При калибровке КСВ-метра эквивалент антенны и конденсатор надо подключать непосредственно к выходному разъему прибора короткими проводниками — длиной не более 1...1,5 см, а калибровку, по возможности, производить на диапазонах не выше 14 МГц, чтобы минимизировать влияние индуктивности этих проводников.
Радио 1 2006