Универсальный анализатор антенн МFJ-259

В последнее время в обиходе появился новый тип доступных измерительных приборов — антенные анализаторы (АА). При более тщательном рассмотрении можно обнаружить, что они состоят из старых знакомых элементов, таких как КСВ-метр и ГИР, частотомер, радиочастотные мостовые измерители сопротивлений, сведенных в одну компактную систему, исключающую длинные соединительные провода, обладающую повышенной точностью отсчета, портативностью и хорошим дизайном.

Итак, анализатор МFJ-259 предназначен для работы в 50-омных цепях радиочастоты (РЧ) от 1,8 до 170 МГц. Он состоит из четырех основных узлов — высокочастотного генератора, цифрового частотомера с индикацией на жидких кристаллах (ЖКИ дисплей), 50-ти омного РЧ моста и мостового измерителя коэффициента стоячей волны (КСВ—метра). Для удобства работы диапазон частот ВЧ генератора разбит на 6 поддиапазонов.

С помощью анализатора достаточно легкими становятся измерения:

Анализатор можно применять в качестве генератора сигналов.

Прибор MFJ-259 — переносной, может питаться как от внешнего 8 ... 18 В (макс.), так и от внутреннего источника питания (например, 8 элементов АА—серии 316).

На лицевой панели МFJ-259 расположены (сверху вниз) — ЖКИ дисплей цифрового частотомера, слева стрелочный индикатор КСВ-метра, справа — стрелочный индикатор РЧ-моста. Кстати, дающий достоверные показания только при подключении активной нагрузки (при КСВ=1), поскольку прибор предназначен для работы в 50-омных цепях, то остальные (кроме 50 Ом) показания индикатора моста при КСВ, отличном от 1, будут говорить о наличии реактивности в измеряемой на данной частоте нагрузке и не будут соответствовать нанесенным значениям по шкале индикатора моста, т.е. будут относительными.

Ниже, на передней стенке прибора, слева — расположена ручка настройки частоты генератора, справа — переключатель поддиапазонов генератора. На верхней стенке (слева направо) находятся переключатель времени счета прибора, под ним — переключатель режимов работы прибора: измерение частоты внутреннего генератора, измерение частоты извне при включенном генераторе, то же при выключенном, ВNС гнездо — вход частотомера, гнездо SО-239 антенного входа, выключатель питания и гнездо внешнего питания прибора (утоплено внутрь, и при подключении внешнего источника питания внутреннее отключается).

Познакомившись с органами управления и индикации прибора, определимся с тем, какие измерения и каким образом мы сможем производить.

Измерение коэффициента стоячей волны - КСВ

КСВ определяется как отношение сопротивления нагрузки (Rн) к сопротивлению источника тока (Ri)

КСВ = Rн / Ri.

Поскольку практически вся аппаратура, используемая радиолюбителями, “пятидесятиомная” (зарубежное мнение), то этот прибор разработан для использования в 50-ти омных цепях.

Пример.

При подключении к антенному гнезду прибора активной нагрузки 150 Ом получается КСВ = 150/50 = 3. Чтобы получить КСВ = 1, следует подключить нагрузку 50 Ом. Не следует впадать в заблуждение, что 25 Ом реактивного и 25 Ом активного сопротивления дадут при последовательном включении КСВ = 1. Это утверждение абсолютно неверно. КСВ получится равным 2,6. Прибор не обманешь. Другое заблуждение, что сменой длины питающей линии можно изменить КСВ. Если сопротивление линии 50 Ом, а сопротивление нагрузки 25 Ом, то вне зависимости от длины питающей линии КСВ = 2. Если потери в линии невысоки, можно производить измерение КСВ на конце фидера — у передатчика, и при этом, фидер может быть любой длины. Если возрастают потери в линии и растет КСВ, потери будут возрастать в том и другом случае. Ошибка выражается в улучшении КСВ. Если изменение длины фидера влияет на изменение величины КСВ, значит действует один или несколько нижеприведенных факторов:

А. Фидер не 50-омный;
Б. Измерительный мост не предназначен для работы в 50-омных цепях;
В. Значительны потери в линии (фидере);
Г. Фидер является частью антенны и излучает (реактивная нагрузка).

Фидеры с воздушной изоляцией имеют очень малые потери и потери в них не будут сколько—либо значительными даже при высоком значении КСВ.

Кабели с большими потерями, такие как тонкий с полиэтиленовой изоляцией RG-58, с повышением КСВ теряют свою эффективность. При больших потерях в фидере или большой его длине очень важно обеспечить низкое значение КСВ на всей длине фидера, который должен быть высокорегулярным (одинаковым) по всей длине, цельным — без вставок (особенно нежелательны вставки из другого кабеля). Настройку на минимум КСВ следует делать на антенне, так как никакие согласования со стороны передатчика не влияют ни на потери, ни на эффективность антенной системы. МFJ-259 измеряет КСВ любой нагрузки, близкой к 50 Ом. КСВ может быть измерен на любой частоте от 1,8 до 170 МГц, и ничего дополнительного для измерения КСВ подключать не требуется.

Гнездо "Antenna" прибора типа SО-239 представляет собой место подключения выхода моста КСВ-метра. Сюда подключается нагрузка — тестируемая цепь — фидер антенны. Чтобы измерить КСВ, просто следует подключить к этому гнезду 50-омную коаксиальную линию (фидер антенны), отключив ее от передатчика, который при измерении КСВ не используется, т.к. МFJ-259 имеет внутренний генератор. Переключатель рода работ следует установить в положение А (индицируется на дисплее), т.е. для измерения частоты внутреннего генератора прибора. Чтобы измерить КСВ на какой-нибудь определенной частоте, манипулируя ручкой "Тune" (настройка) и переключателем поддиапазонов (Frequency), устанавливаем требуемую частоту, контролируя ее на дисплее. Значение КСВ можно прочитать по шкале стрелочного прибора КСВ-метра (SWR).

Чтобы найти минимальный КСВ, нужно вращать ручку настройки генератора "Тune" до тех пор, пока стрелка прибора КСВ-метра покажет минимальное значение КСВ. Частоту, при которой получается минимальный КСВ, можно считать с дисплея частотомера. Полосу пропускания антенны можно измерить, задав критерий, по которому будет определяться полоса. Например, по КСВ = 2. Вращая ручку настройки генератора вправо и влево от положения резонансной частоты антенны (частоты с минимальным КСВ), на дисплее видим значения частот, при которых стрелка прибора КСВ-метра поднимается до значения КСВ = 2. Меньшая частота — нижняя граница полосы пропускания антенны, большая частота — верхняя частота (граница) полосы пропускания антенны.

Измерение сопротивлений.

Узел РЧ моста обеспечивает точное измерение сопротивления только активной нагрузки, что обеспечивается при КСВ = 1 (и сопротивлении 50 Ом), т.е. на резонансной частоте, например, антенны. Если ее резонанс 3,5 МГц, то на частоте 3,7 МГц показания индикатора будут неверными, так как будет измеряться не чисто активное сопротивление, а активное плюс реактивное. Если показания прибора 50 Ом, а КСВ высокий, то нагрузка также имеет комплексный характер, т.е. активное плюс реактивное сопротивление. При КСВ = 1 для данного РЧ моста прибор должен показывать 50 Ом чисто активного (не реактивного) сопротивления. Если присутствует реактивное сопротивление или активная нагрузка не равна 50 Ом, КСВ не может быть равным 1. Если КСВ-метр показывает КСВ = 1, а измеритель сопротивления другое (не 50 Ом) значение, то возникает, так называемая, инструментальная ошибка, связанная, например, с наводками радиочастоты на прибор.

Измерение частоты.

Частотомер МFJ-259 может измерять частоту электрических колебаний в диапазоне от нескольких герц до 200 МГц. Для частот выше 1 МГц чувствительность прибора 600 мВ. Ниже 1 МГц требуется подавать меандр ТТЛ уровня размахом 5 В от вершины до вершины импульса. Включаем питание прибора МFJ-259, переключателем входа частотомера (переключатель рода работ) на верхней панели корпуса прибора устанавливаем режим внешнего измерения частоты, о чем свидетельствует появившаяся буква "В" на дисплее. Кнопкой последовательно включаются три положения — измерение частоты внутреннего генератора, внешнее измерение без отключения внутреннего генератора и внешнее с отключением внутреннего генератора. Подключаем к ВNС гнезду (входу частотомера) сигнальную цепь, частоту у которой необходимо измерить.

Следует отметить, что ни на один вход МFJ-259 нельзя подключать цепи, содержащие постоянные напряжения и большие мощности. Частоту передатчика можно измерить, например, подключив на вход частотомера кусок провода, образующий петлю связи с источником РЧ, телескопическую антенну, длину которой следует изменять в зависимости от расстояния и мощности передатчика до получения устойчивых показаний. Если источника РЧ поблизости нет, то проверить работу частотомера (с внешнего гнезда) можно, соединив проволочной перемычкой средние контакты гнезд антенного входа и входа частотомера, манипулируя переключателем рода работ. В двух положениях из трех (при включенном генераторе и внутреннем и внешнем измерениях) показания частотомера не должны изменяться.

Приближая или удаляя прибор от источника мощного сигнала, определяется оптимальный уровень для устойчивой индикации частоты, начиная с нижнего предела, когда частотомер еще ничего не показывает. В противном случае сигналом мощного передатчика частотомер можно перегрузить и его "внутренности", выполненные на МОП-структурах, выйдут из строя. Вход частотомера может быть соединен с выходом передатчика посредством петли или нескольких витков катушки связи, намотанной поверх кабеля питания (фидера) антенны, причем, количество витков такой катушки, включенной на вход частотомера, следует подобрать экспериментально. Число витков больше, если мощность передатчика невелика или используется кабель с сплошной или двойной оплеткой, или низкая рабочая частота передатчика, в противном случае следует поступать наоборот. Петля провода, размещенная внутри ваттметра, эквивалента антенны, фильтра низких частот, также может служить датчиком для частотомера. Последовательным нажатием на кнопку "Время счета" (Gate) можно получить на дисплее точность измерения частоты от 4 до 7 знаков после запятой при измерении частоты в МГц.

Настройка простых антенн

Настройка большинства антенн производится, обычно, изменением их геометрических размеров (длины элементов).

Диполь. Известно, что диполь это симметричная антенна, поэтому для симметрирования при подключении коаксиального кабеля полезно применять симметрирующий трансформатор. Его можно сделать несколькими способами, например, намотав у точки подключения к антенне несколько витков диаметром 10 ... 20 см тем же кабелем или изготовить отдельный трансформатор с намоткой на ферритовом кольце проводом или тем же кабелем.

Высота подвеса диполя, как и его окружение, влияет на его входное сопротивление, а также на КСВ в питающей линии (фидере). Большинство настроенных диполей имеет КСВ ниже 1,5. Пожалуй, единственным настроечным элементом у диполя является его длина. Чем короче диполь, тем на большую частоту он настроен и наоборот. Это справедливо для классической формы диполя — "в струнку".

Есть несколько способов изменить частоту настройки, входное сопротивление и полосу пропускания диполя. Например, увеличивая толщину (диаметр) проводников, мы при одной и той же длине снизим частоту настройки, уменьшим его входное сопротивление и увеличим полосу пропускания. Примером служит известная антенна — диполь Надененко. Тоже самое можно получить, опуская вниз плечи диполя - получится популярная антенна "Inverted Vee". Всему виной вносимая в раскрытый колебательный контур дополнительная емкость.

Штыри. Как правило, это несимметричные антенны. Производители штыревых антенн часто подчеркивают необходимость хорошей "заземляющей" системы противовесов. В этом случае гарантируется на резонансной частоте КСВ, не превышающий 2. На рабочую частоту штыри настраиваются как и диполи изменением длины излучателя и противовесов, если таковые имеются. Штырь с системой противовесов получил название “Ground Plane”. Угол между излучателем и противовесами, также как и в случае с "Inverted Vee", влияет на параметры антенны. Например, антенна типа “рукав”, где противовесы вытянуты с излучателем "в струнку". Фактически, это тот же диполь, только вертикальный, плечо которого конструктивно выполнено в виде металлического чулка или трубки, надетой на питающий фидер в точке подключения. Входное сопротивление такой антенны близко к 75 Ом, но стоит уменьшить угол между излучателем и противовесами, как упадет входное сопротивление и при угле примерно 120 градусов составит 50 Ом, а при угле 90 градусов — примерно 30 Ом.

Настройка простых антенн (диполей и штырей)

Антенны с питанием по коаксиальному кабелю 50 Ом без различных удлинняющих катушек, контуров, емкостных нагрузок и т.п.

  1. Присоедините фидер антенны к гнезду "Antenna";

  2. Настройте генератор по минимуму показаний КСВ-метра;

  3. Прочтите и запишите частоту на дисплее частотомера;

  4. Разделите полученную частоту на желаемую;

  5. Умножьте имеющуюся длину антенны на полученный в П.4 результат — это и будет новая искомая длина антенны.

Измерение сопротивления в точке питания (приблизительное)

  1. Присоедините прибор непосредственно к выводам нагрузки (антенны). Если нагрузка несимметричная, проверьте правильность ее подключения — оплетка должна соединяться с корпусом прибора (на коаксиальном разъеме). Если нагрузка симметричная — следует применять внутреннее питание прибора, чтобы не вносить асимметрии.

  2. Поставьте переключатель диапазонов в нужное положение;

  3. Найдите ручкой настройки положение с минимальным КСВ;

  4. Снимите показания с шкалы измерителя сопротивлений;

  5. Повторите измерение и сравните результаты теперь с кабелем 50 Ом. КСВ должен быть равен отношению измеренного сопротивления без кабеля к 50 Ом.

Нахождение К.З. (короткого замыкания) в коаксиальных кабелях

  1. Соедините конец кабеля с гнездом "Antenna";

  2. 2. Включите прибор и плавно перестраивайте генератор во всем диапазоне частот, начиная с 1,8 МГц, наблюдая за показаниями измерителя сопротивлений. Запишите частоту нулевого показания — F1.

  3. Продолжайте изменять частоту и найдите второй "провал" показаний измерителя сопротивлений — F2;

  4. Рассчитайте местонахождение К.З. Для этого число 492 следует разделить на частоту первого "провала" F1 (МГц) и умножить на коэффициент укорочения измеряемого кабеля (Ку). Результат — местоположение К.З/ (L_к.з.) в футах. Поскольку 1 Фут = 0,3048 м, то переводной коэффициент равен 3,2808398, на который следует разделить L_к.з., чтобы получить местоположение в метрах. Формула для расчета К.З. (в метрах) примет окончательный вид L к.з. = 149.9616 Ку/F1 (МГц)

  5. Для проверки расчета повторите вышеуказанное с другого конца кабеля. Истина лежит посередине между найденными точками К.З.

Проверка и настройка отрезков кабеля и передающих линий

Точная длина полуволновых и четвертьволновых отрезков кабеля или передающих линий может быть найдена с помощью дополнительного безиндуктивного резистора сопротивлением 50 Ом. Точные измерения справедливы для коаксиального кабеля любого типа или двухпроводной линии с волновым сопротивлением, отличным от 50 Ом.

Центральный проводник отрезка коаксиального кабеля соединяется последовательно с резистором 50 Ом, рис. 1а, а оплётка соединяется с корпусом прибора. Для двухпроводной линии 50-омный резистор соединяется последовательно с экранной оболочкой дополнительного штеккера PL-259 и одним из проводников линии, другой проводник линии соединяется напрямую с центральным проводником соединителя (подключается к гнезду SO-239 “Antenna” прибора), рис. 1б. Коаксиальный кабель может быть свёрнут в бухту или лежать как угодно, тогда как открытая линия должна быть вытянута “в струнку” и находиться на расстоянии не менее метра от поверхности земли и окружающих предметов, иначе снижается точность измерений.

Для измерения “нечётных” отрезков, кратных четверти длины волны (1/4, 3/4, 5/4 и т. п.), на дальнем конце линия должна быть разомкнута и замкнута для измерения “чётных” отрезков и отрезков кратных половине длины волны (1/2, 1, 1 ½ и т. д.)

Соедините измеряемой линией разъём PL-259 (дополнительный штеккер) с гнездом SO-239 прибора.

  1. Определите приблизительную длину линии или кабеля с учётом частоты, для которой производится расчёт;

  2. Отмерьте и отрежьте отрезок чуть большей длины;

  3. Измерьте частоту при минимальном КСВ. Она должна быть чуть ниже искомой;

  4. Разделите измеренную частоту на требуемую;

  5. Умножьте полученный результат на фактическую длину отрезка - получится требуемая длина линии;

  6. Укоротите линию до расчётной длины и сверьте с показаниями прибора. Минимум КСВ должен находиться вблизи необходимой частоты, на которую рассчитан отрезок.

Измерение коэффициента укорочения передающей линии.

Cxema1

  1. Отключите оба конца передающей линии и измерьте её физическую длину;

  2. Подключите линию, как показано на рис. 1а для измерения кратного четверти длины волны;

  3. Найдите наименьшую частоту из всего диапазона частот прибора, на которой будет наименьший КСВ. Провал будет наблюдаться немного ниже четвертьволновой длины;

  4. Отметьте частоту на дисплее, соответствующую четверти длины волны резонанса вашей передающей линии (фидера). Проверьте, низкий КСВ будет соответствовать всем длинам, кратным “нечётным” четвертям длины волны (1/4, 3/4, 5/4 и т. д. ).

Пример:

Физическая длина линии L=27 футов, минимум КСВ приходится на частоту F=7, 3 МГц.

Разделите число 246 на частоту в МГц - получится длина линии, кратная четверти длины волны в свободном пространстве (в футах).

246 / 7,3 (МГц) = 33,69863 (фута).

Разделите физическую длину линии на полученный результат - получится коэффициент укорочения:

27 / 33,69863 = 0,8012195 или 80,12195%

Для определения в метрах , разделим:

246 / 3,2808398 (переводной коэффициент – см. выше) = 74,980802.

Формулы для расчёта коэффициента укорочения примут следующий вид: Четверть длины волны в свободном пространстве = 74,980802 / F (МГц), м

Ку = L / четверть длины волны в свободном пространстве.

Могут использоваться округлённые значения цифр с большим количеством знаков после запятой. Переводные значения футы в метры взяты из “Instruction Manual, MFJ Enterprises”.

Измерение сопротивления передающей линии (импеданса) от 15 до 150 Ом

Для этого дополнительно потребуется Омметр и безиндуктивный потенциометр 250 Ом. Для линий с большим сопротивлением потребуется потенциометр с большим сопротивлением и РЧ широкополосный трансформатор, преобразующий высокое сопротивление линии к низкому, близкому 50 Ом.

  1. Измерьте частоту 1/4 длины волны фидера, как описано выше, при определении длины отрезков кабеля;

  2. К дальнему концу кабеля подключите безиндуктивный потенциометр 250 Ом (соединение реостатом);

  3. Подсоедините фидер к прибору и настройте его на частоту: длина волны/4;

  4. Наблюдайте за КСВ при изменении частоты в выбранном поддиапазоне частот или в необходимом диапазоне частот;

  5. Установите сопротивление потенциометра, включенного реостатом, в положение, когда КСВ по диапазону почти не меняется. Величина КСВ значения не имеет, важно лишь его изменение.

  6. Сопротивление потенциометра практически соответствует сопротивлению линии и его можно определить омметром.

Потери в фидерах и передающих линиях

Потери от 3 до 10 дБ могут быть измерены довольно просто — необходимо их определить на известной частоте и соотнести с потерями на более низкой частоте.

  1. Соедините фидер с прибором;

  2. Дальний конец фидера должен быть либо разомкнут, либо замкнут накоротко;

  3. Настройте прибор на необходимую частоту и проследите за КСВ;

  4. Если КСВ находится в пределах красного сектора шкалы КСВ-метра, то потери меньше 3 дБ. Увеличьте частоту до показания КСВ = 3. Тем самым вы определите границу частоты, до которой потери не превышают величину 3 дБ. Если КСВ на рабочей частоте находится в пределах черного сектора - берите ближайшее значение КСВ по шкале и высчитывайте потери по Таблице 1.

Можно также судить о потерях в дБ, помня, что они уменьшаются до 70% на половинной частоте и увеличиваются до 140% на двойной по отношению к измеренной частоте. Это справедливо при распределении потерь равномерно по всей длине фидера, а не для одной дефектной его части.

Возьмем, например, рабочую частоту 28 МГц, на которой хотим определить потери. На этой частоте стрелка КСВ-метра находится в красном некалиброванном секторе, значит потери не превышают 3 дБ. Увеличивайте частоту до тех пор, пока стрелка укажет на калиброванную точку. На частоте 60 МГц стрелка укажет, например, на значение 3. По Таблице 1 потери составляют 3 дБ. Так как 28 МГц примерно половина от 60 МГц, умножаем 3 дБ на 0,7 (70%) - получаем 2 дБ на частоте 28 МГц.

Настройка тюнеров

Соедините вход прибора “Antenna” с 50-омным входом тюнера, а необходимую антенну подключите к выходу тюнера. Это соединение желательно сделать с помощью ручного РЧ переключателя для оперативного подключения тюнера (антенны) к прибору или передатчику (трансиверу). Помните, что средний контакт РЧ переключателя подключается только к тюнеру. Ни в коем случае не допускать прямое соединение прибора с передатчиком. Прибор ВЫЙДЕТ ИЗ СТРОЯ.

  1. Соединить прибор с входом тюнера;

  2. Включить прибор и настроить на необходимую частоту;

  3. Настраивать тюнер до тех пор, пока КСВ будет равен 1;

  4. Выключить прибор и подключить передатчик.

Настройка согласующих схем (П-контур)

МFJ-259 позволяет проверять и настраивать (согласовывать) РЧ усилители и МFJ-259 позволяет проверять и настраивать (согласовывать) РЧ усилители и согласующие цепи без питающих напряжений. Лампы и другие детали оставляются в том виде, в котором они должны работать. Безиндуктивный резистор, примерно соответствующий входному сопротивлению лампы усилителя, устанавливается между катодом и шасси (в схеме с заземленной сеткой) или между анодом и шасси, что соответствует сопротивлению анодной цепи лампы при настройке П-контура на выходе усилителя.

Теперь можно настраивать П-контуры. Антенное реле, установленное внутри усилителя, при настройке запитывается от отдельного источника. Входной импеданс большинства усилителей меняется в зависимости от мощности раскачки, но не пытайтесь настраивать усилитель в “горячем” состоянии - при малой мощности внутреннего генератора прибора это ничего не даст, а разряд какого-нибудь конденсатора выведет прибор из строя!

Проверка РЧ трансформаторов

Трансформаторы, рассчитанные на 50 Ом, могут быть просто и точно выверены, проверены. 50-омная обмотка присоединяется к входу прибора коротким отрезком 50-омного кабеля, другая обмотка нагружается безиндуктивным резистором нужного сопротивления. Варьируя настройкой, по показаниям КСВ-метра судят о КСВ и диапазоне частот, в котором работает трансформатор с минимальными потерями.

Проверка "Baluns" - симметрирующих транформаторов

Несимметричная обмотка трансформатора подключается к прибору, а к симметричной последовательно подключаются два резистора, рис.2.

Cxema2
Сумма сопротивлений (строго одинаковых) должна быть равна той, на которую расcчитан трансформатор.

Например, резисторы по 100 Ом - при проверке трансформатора с соотношением сопротивлений 1 : 4, т.е. 50 : 200 Ом. Проверяется КСВ при касании перемычкой точек А, В, С. Хороший, т.е. правильно рассчитанный и изготовленный трансформатор дает малый КСВ при присоединении перемычки к любой из точек. В данном случае речь идет о трансформаторе тока.

В случае трансформатора напряжения малый КСВ в широком диапазоне частот будет в случае, когда перемычка находится в положении В и большой КСВ, когда перемычка в положениях А и С. Трансформатор напряжения можно также проверить на низкий КСВ, соединяя параллельно включенные резисторы на корпус, рис.3.

Cxema3

Измерение L и С

Чтобы измерить емкость и индуктивность, нужно иметь калиброванные катушки индуктивности или конденсаторы, соответственно. Они должны быть подобраны в набор и тщательно выверены. От их точности будет зависеть точность будущих вычислений. Рекомендуется следующий набор — индуктивностей 330; 56; 5,6; 0,47 мкГн и — конденсаторов 10; 150; 1000; 3300 пф.

Измерения могут быть более точными, если используется ряд индуктивностей в пределах 0,5 ... 500 мкГн и емкостей в пределах 10 ... 5000 пф. Возмите неизвестную емкость (конденсатор) или индуктивность (катушку). Соедините последовательно с калиброванной индуктивностью или емкостью, соответственно, и получите последовательный колебательный LС контур, который в свою очередь подключается к прибору через безиндуктивный резистор 50 Ом.

Измерение емкости

  1. Соедините Сх последовательно с калиброванной катушкой L1 с самой большой индуктивностью (из набора).

  2. Соедините LC контур последовательно с 50-омным резистором.

  3. Вращая ручку настройки, пройдя по диапазону, отыщите частоту с минимальным КСВ. Если таковой не найдете — смените поддиапазон частот или смените катушку на другую с меньшей индуктивностью. Продолжайте до тех пор, пока получите низкий КСВ, близкий к 1.
    Вычислите неизвестную искомую емкость по формуле

Сх [пф] = 1 / 0,00003948 F2 L, где
F — частота минимального КСВ в МГц,
L - индуктивность калиброванной катушки в мкГн.

Измерение индуктивности

Процесс аналогичен измерению ёмкости. Соединяем с калиброванным конденсатором и безиндуктивным резистором 50 Ом. Берём сначала конденсатор с самой большой ёмкостью, присоединяем к прибору и, вращая ручку настройки, находим частоту с минимальным КСВ. Если такого не получится, берём конденсатор с меньшей ёмкостью и повторяем измерение до тех пор, пока будет найден минимальный КСВ и высчитываем искомую индуктивность по формуле:

Lx (мкГн) = 1 / 0,00003948 F2 L, где
F - частота с минимальным КСВ в МГц
С – калиброванная ёмкость в пФ

Способы измерения индуктивности и ёмкости идентичны, схема подключения LC контура к прибору такая же как на рис. 5.

Измерение резонансной частоты

Существует два способа измерения резонансной частоты.

Cxema4-5

Первый способ. Последовательно с контуром включается 50-омный резистор с короткими выводами и подключается к прибору как показано на рис.4. Этот способ справедлив для контуров с большой емкостью и малой индуктивностью. В случае с большой индуктивностью и малой емкостью следует использовать последовательное включение емкости и индуктивности, как показано на рис.5. Резонансная частота контура в обоих случаях определяется по показаниям на дисплее частотомера при перестройке частоты по минимуму КСВ. Возможно подключение дополнительного диодного детектора и высокоомного вольметра, рис.6. Резонанс отмечается по максимальным показаниям (максимальному напряжению постоянного тока) внешнего высокоомного вольтметра.

Cxema6

Второй способ. Он предполагает подключение небольшой катушки связи (3 — 4 витка) к прибору и индуктивную связь этой катушки с катушкой контура, частоту которого нужно определить. Частота перестраивается по диапазону до получения спада показаний прибора КСВ-метра. Спад указывает на поглощение энергии настроенным контуром на резонансной частоте, значение которой можно прочитать на дисплее частотомера (см. ниже ГИР).

Проверка РЧ дросселей

Большие дроссели имеют частоты последовательного резонанса, образованного распределенной емкостью обмотки и ее индуктивностью, что может вызвать нежелательный отсос энергии, например, в РЧ усилителях мощности. Паразитный последовательный резонанс дросселя может быть обнаружен медленным изменением частоты МFJ-259 вблизи рабочей частоты дросселя (частоты, на которой он работает в том или ином узле). Максимальные показания высокоомного вольтметра указывают на наличие последовательного резонанса (Рис.8). На этих частотах (вблизи частоты последовательного резонанса) такой дроссель применять не следует. Например, дроссель, применяемый в выходном каскаде усилителя мощности РЧ, не должен иметь последовательных резонансов ни в одном из КВ диапазонов, на которых работает усилитель, иначе появятся ложные настройки П-контура, энергия РЧ не пойдет туда, куда ей следует - в антенну; а будет рассеиваться внутри усилителя, приводя к его самовозбуждению, нагреву и выходу из строя.

Все соединения при измерениях на РЧ следует производить короткими (минимальной длины) проводами. Индикация частоты на ЖКИ дисплее МFJ-259, который также может работать и в режиме ГИРа - гетеродинного индикатора резонанса, для чего в наборе его аксессуаров (поставлается отдельно) предусмотрен переходник-адаптер МFJ-66, представляющий собой 50-омный переходник штекер РL-259, сблокированный с гнездом RСА (“тюльпан”) и две сменные катушки - одна для работы в диапазоне 1, 8 ,,. 50МГц, другая - 20 ... 175 МГц (максимум чувствительности прибора обеспечивается с первой в диапазоне 10 ...20 МГц, со второй в диапазоне 100 ... 150 МГц). МFJ-259 содержит внутренний генератор и буферный усилитель, который позволяет увеличить напряжение сигнала генератора на нагрузке и уменьшить ее влияние на частоту генератора. С высоким уровнем сигнала на гнезде “Antenna” МFJ-259 перекрываются все частоты от 1,8 до 170 МГц.

Присоединив к этому гнезду одну из катушек, входящих в состав адаптера МFJ-66 можно проверять резонансные частоты контуров и других внешних цепей за счет электромагнитной связи с катушкой.

Стрелочный прибор КСВ-метра (“SWR”) МFJ-259 используется в качестве индикатора резонанса - при приближении частоты внутреннего генератора МFJ-259 к резонансной частоте внешнего контура, показания КСВ-метра уменьшаются, образуя "провал" на резонансной частоте. Происходит "отсос" энергии генератора через катушку связи во внешний контур на его резонансной частоте, причем этот "отсос" будет тем сильнее, чем выше добротность исследуемого контура и, следовательно, тем глубже будет "провал" - спад показаний стрелочного прибора КСВ-метра. Провал будет ощущаться при расположении прибора на большем расстоянии от высокодобротного контура, который отсасывает большее количество энергии и в более узком диапазоне частот.

По сравнению с обычным ГИР'ом, катушка, подключенная к МFJ-259, не является частью контура генератора, а является только катушкой связи после его буферного усилителя. Поскольку через катушку связи внешний контур нагружается выходным сопротивлением буферированного генератора, то резонансная частота его настройки сдвигается, что может привести к ошибке, поэтому при измерениях нужно сначала сильно связать прибор через катушку связи с исследуемым контуром, получить индикацию "отсоса" энергии, а затем отодвинуть прибор до тех пор, пока индикация будет едва-едва ощущаться, в этом случае, точность замера резонансной частоты контура заметно повышается, тем более, что ее значение можно считать с дисплея цифрового частотомера.

Максимальная связь обеспечивается, когда катушка связи будет соосна катушке тестируемого контура, причем, катушка связи расположена внутри катушки контура большего диаметра или одета на катушку меньшего диаметра (в последнем случае полиэтиленовую пленку, покрывающую катушку связи, входящие в состав адаптера МFJ-66 следует удалить, хотя бы с торцов). Следует отметить также, что максимальная связь катушек будет в том случае, если катушка связи повторяет форму катушки контура (очень актуально на УКВ и при работе с антеннами, например, для измерения резонансной частоты пассивных элементов рамочных антенн следует применять самодельную катушку связи, имеющую форму элемента антенны, но с уменьшенными в 5 ... 30 раз размерами).

И, вообще, стоит ли платить за адаптер до полусотни долларов, когда целый парк различных катушек связи можно изготовить самостоятельно, включая и коаксиальные переходы. Можно и дополнить МFJ-66. Для измерения резонансных частот контуров, катушки которых намотаны на кольцевых (тороидальных) ферритовых сердечниках, вышеописанный способ связи непригоден - такие катушки имеют очень малое внешнее поле. Необходимо внутрь кольца продернуть один-два витка дополнительной катушки, концы которой припаиваются к дополнительному штекеру РL-259, с помощью которого производится соединение катушки связи с гнездом “Antenna” МFJ-259.

Уменьшая или увеличивая количество витков катушки связи регулируют степень связи прибора с контуром. Естественно, влияние на частоту контура со стороны прибора будет минимальным при минимальной связи прибора с ним (минимальное число витков катушки связи, необходимое для индикации едва заметного "отсоса" энергии). Следует предостеречь от индуктивной связи катушки связи с прибором. Включенные при этом параллельно две катушки связи образуют замкнутые витки на кольцевом сердечнике, которые сильно нагружают контур, повышают частоту его настройки и снижают добротность. Двойная катушка связи в случае с ферритовым сердечником неприемлема (Рис.9).

Возможен вариант замера резонансной частоты с помощью высокоомного РЧ вольтметра, в этом случае, внутрь кольца пропускаются один-два витка еще одной катушки связи (дополнительной), которая подключается к РЧ вольтметру, включенному на самый чувствительный предел измерения РЧ напряжения. Резонансная частота определяется по максимальным показаниям вольтметра, энергию для этого "поставляет" сам МFJ-259, также подключенный к катушке контура индуктивно, как указано выше. Возможно подключение и высокоомного НЧ вольтметра (точнее, вольтметра постоянного тока) через детекторную схему для индикации резонанса.

Измерение резонансной частоты настроенных контуров

  1. Отключите все напряжения из устройств, где измеряется частота.

  2. Поставьте переключатель диапазонов в необходимое положение.

  3. Расположите катушку связи включенного прибора МFJ-259 у исследуемого контура и, вращая ручку настройки, найдите "спад" - показаний прибора КСВ-метра (SWR) - его показания начнут уменьшаться.

  4. Найдите "середину спада" - самое низкое показание стрелки КСВ-метра, медленно вращая ручку настройки МFJ-259 в ту и другую стороны. Прочитайте точную резонансную частоту исследуемого контура на дисплее частотомера.

Измерение коэффициента связи двух резонансных контуров

  1. Измеряем резонансную частоту одного из связанных контуров (фактически это будет резонансная частота двух связанных контуров), обозначим ее как Fs.

  2. Отпаяем конденсатор во втором конуре и снова измерим частоту первого контура. Теперь это резонансная частота одного контура. Обозначим ее как Fo.

  3. Вычислим коэффициент связи двух резонансных контуров, значение которого может быть от 0 до 1 (или от 0 до 100%), 1 или 100% - самая сильная связь.

Ксв. =ü 1- (Fs/Fo)
Ксв. = корню квадратному из всего выражения 1-(Fs/Fo)

Измерение коэффициента связи двух слабосвязанных контуров

  1. Измерьте резонансную частоту одного из контуров и обозначьте как Fs (связанные контуры).

  2. Замкните накоротко второй контур. Измерьте резонансную частоту теперь несвязанного контура (Fo).

  3. Вычислите коэффициент связи:

Ксв. = 0,5 [1- (Fs/Fo)]

Если контуры связаны сильно, Ксв - большой, если слабо, Ксв - малый. Не путать Ксв. С КСВ !

Измерение взаимной индуктивности двух слабо связанных катушек

  1. Измерьте индуктивность обеих связанных катушек индуктивности, включив их последовательно ( измерение индуктивности см. выше). Обозначьте это как L1.

  2. Переверните одну из катушек или поменяйте местами ее выводы и снова измерьте их индуктивность, обозначьте ее как L2. Вы измерили индуктивность обеих катушек, включив их "в фазе" и "в противофазе".

  3. Высчитайте коэффициент взаимной индуктивности:

M = L1 / L2

Формулы явно не общепринятые, но позволяют сравнивать результаты, индуктивность должна быть в одних единицах как в числителе, так и в знаменателе, например, в [мкГн].

Измерение добротности катушки Q

Для измерения добротности катушки следует добавить детекторную схему (Рис.10), подключив ее к контуру, связав МFJ-259 индуктивно с катушкой контура (это будет уменьшать добротность контура, поэтому необходима минимальная, достаточная для измерений связь) по спаду показаний вольтметра в определенном диапазоне частот примерно судят о добротности катушки. Высокодобротная катушка дает резкий глубокий спад показаний, а катушка с низкой добротностью - пологий и небольшой.

  1. Присоедините вольтметр с высоким входным сопротивлением к выходу детекторного устройства (Рис.10), используйте самый чувствительный предел измерения напряжения вольтметра.

  2. Свяжите индуктивно MFJ-259 с исследуемой катушкой индуктивности. Ручкой настройки прибора установите частоту, на которой будут максимальные показания вольтметра. Не меняйте положения МFJ-259 относительно катушки до конца измерений. Запишите частоту как Fo.

  3. Найдите частоту выше и ниже резонансной, на которых напряжения (показания вольтметра) падают до 70% от максимальных на Fo, запишите эти частоты F1 и F2, чтобы получить искомую добротность катушки Q:

Q = (F1 – F2) Fo

MFJ-259 в качестве ГИР

Для использования МFJ-259 в качестве ГИРа, катушки связи могут быть изготовлены самостоятельно и в большем количестве, число витков, диаметр катушки и провода, а также форму катушки (петлевая, цилиндрическая, квадратная и т.п.) для большей эффективности в конкретных условиях в разных участках диапазона 1,8 ... 170 МГц следует подобрать экспериментально. На КВ диапазонах под катушки лучше применить каркасы, например, картонные гильзы от патронов охотничьих ружей, текстолитовые, стеклотекстолитовые, полистироловые или фторопластовые тонкостенные трубки. Для удобства работы с прибором катушки связи следует наматывать на конце трубки (дальнем от прибора) "горячим" концом наружу. К штекеру РL-259 следует приладить гнездо RСА "тюльпан" или использовать заводской переход, а к сменным катушкам припаять соответствующие штеккеры для быстрой смены катушек. Кстати, таким образом и выполнен адаптер МFJ-66 к прибору МFJ-259 для работы последнего в качестве ГИРа.

НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ.

При работе с прибором возникают некоторые нештатные ситуации, возможности универсального прибора могут быть расширены, повышено удобство работы с ним. Об этом — ниже.

1. Уменьшение наводок от мощных генераторов (передатчиков). При питании МFJ-259 от внешнего источника, наводки от мощных генераторов (передатчиков) могут влиять на показания индикаторных стрелочных приборов и цифрового частотомера, для устранения проблемы в месте подключения к МFJ-259 на ферритовом кольце необходимо намотать питающим проводом 15 витков. Диаметр кольца и тип материала некритичны - лишь бы обмотка поместилась на кольце, материал, например, 2000НН.

2. Устранение (уменьшение) влияния емкости рук. При измерениях с симметричной нагрузкой возникают трудности с емкостью рук, влияющих на результат, чтобы избежать этого, с помощью дополнительного штекера РL-259 к гнезду "Antenna" МFJ-259 подключается небольшой кусок коаксиального кабеля 50 Ом, этим кабелем на ферритовом кольце наматывается 10 витков, теперь подключение симметричной нагрузки производится без проблем - руки на результат измерений не влияют. Материал сердечника такой же как для изготовления РЧ трансформатора на рабочую частоту, т.е. высокочастотный.

3. Расширение пределов измеряемых сопротивлений. Наличие измерителя сопротивлений это преимущество МFJ-259, например, перед МFJ-249. Но и у него есть недостаток - желательно измерять сопротивление в большем диапазоне (измеритель сопротивлений МFJ-259 по сути дела измеряет напряжение на нагрузке и дает верные показания только при 50-омной нагрузке). Замена резистора 50 Ом в мосте МFJ-259 на потенциометр 500 Ом -выход из положения (шкала потенциометра калибруется).

По шкале потенциометра, отградуированной при подключении различных нагрузок при минимуме КСВ, находим частоты, когда КСВ=2 (или другие критерии, по которым Вы определяете полосу пропускания антенны), определяем сопротивление антенны на границе полосы пропускания и на любой частоте в ее пределах. Использован миниатюрный безиндуктивный потенциометр, который короткими проводами подключается в схему моста. После такой переделки из-за паразитной емкости и индуктивности мост плохо работает на УКВ, верхняя граница понижается до 30 МГц. Чтобы не портить прибор, мост можно изготовить в виде приставки и питать его от МFJ-259, вырабатываемого внутренним генератором напряжения для этого вполне достаточно.

4. Обнаружение узлов тока в открытых линиях. Сигнал внутреннего генератора МFJ-249 и МFJ-259 немного промодулирован помехой со стороны цифрового частотомера. Если Вы работаете с открытой линией, то можно легко обнаружить узлы тока и напряжения, прикасаясь к линии рукой или металлическим предметом, например отверткой с длинным стержнем. Прослушивая сигнал на приемнике, можно обнаружить уменьшение его уровня самое сильное в узлах тока (в узлах напряжения практически реакции нет). Прослушивать сигнал следует на приемнике с плавным диапазоном. Метод используется как вспомогательный, малосигнальный (по сравнению с известным двухламповым индикатором или обычной, в таких случаях "неонкой"), не создающий дополнительных помех. Приёмник может быть как ЧМ, АМ, так и с опорным генератором (телеграфным гетеродином), в последнем случае, также может быть обнаружен при касании небольшой уход частоты внутреннего генератора МFJ-259 от положения “нулевых биений”, тем больший, чем ближе к узлу тока это касание.

5. Нахождение максимумов и минимумов тока и напряжения. Используя тонкую алюминиевую трубку и касаясь ей антенны, подключенной к МFJ-259, следим за КСВ. В точках минимума напряжения КСВ практически не изменяется И нет сдвига частоты, в точках максимума напряжения, наоборот, максимальный сдвиг частоты (несмотря на буфер генератора; точность отсчета частотомера, возможно, придется повысить, переключив время счета) и наблюдается самый высокий КСВ. Таким образом можно найти все характерные точки (максимумов и минимумов напряжений и токов) в любом месте антенны и противовесов и делать выводы о симметрии антенн, правильной их настройке.

6. Измерение сопротивлений. Мощности МFJ-259 достаточно, чтобы питать отдельный антенноскоп с головкой на 50 мкА, в этом случае, можно измерять сопротивления на РЧ от нескольких Ом до 1 кОм. Эта возможность - альтернатива к рассмотренной в п.З. Действительно, стоит ли портить хороший прибор, когда можно изготовить приставку.

7. Еще один способ измерения входного сопротивления антенны на резонансной частоте. Включение резисторов параллельно или последовательно с нагрузкой, можно применить, например, с МFJ-249, не имеющего измерителя сопротивлений при измерениях самодельными приборами. Сначала прибор настраивают на минимум КСВ, затем включают резистор 100 Ом параллельно нагрузке, если КСВ ухудшается, значит, сопротивление нагрузки больше 50 Ом. Если теперь 100 Ом включить последовательно с Rн, то КСВ улучшится, т.е. Rн больше 50 Ом.

Рассчитайте входное сопротивление нагрузки, умножая 50 Ом на КСВ и, наоборот, деля при подключении параллельно нагрузке резистора в 100 Ом КСВ улучшается, а последовательно - ухудшается. (Rн - сопротивление нагрузки); более точный метод измерения сопротивления нагрузки на РЧ с использованием потенциометра сопротивлением 50 Ом, включенного реостатом, потенциометр - безиндуктивный. Включив потенциометр последовательно с нагрузкой, настраивают прибор на резонансную частоту нагрузки по минимуму КСВ и, подгоняют сопротивление, вращая ручку потенциометра. Поскольку прибор МFJ-249 предназначен для работы с 50-омными нагрузками и дает на такой Rн КСВ=1, то искомое сопротивление нагрузки, в данном случае, при КСВ=1 будет меньше суммы сопротивления потенциометра и Rн, т.е. Rн = 50 - Rпотенц. Если Rн больше 50 Ом, то потенциометр включается параллельно нагрузке, измеряя сопротивления потенциометра омметром, рассчитывают сопротивление нагрузки по формуле параллельного включения резисторов:

Rн = 50 Rпотенц / ( 50 + Rпотенц ), [Ом]

8. Изготовление П-контура на новый диапазон. Например, имеется оконечный каскад трансивера или РА (усилителя мощности), работающий в диапазонах 80 ... 10 метров. Отсутствует диапазон 160 м. Не мудря с расчетами, методом аналогии, можно изготовить хороший П-контур на новый диапазон ( актуально и на WARC диапазонах). Ближайший диапазон - 80 метров, используем его как уже готовую модель. Подключив на выход эквивалент нагрузки, настраиваем трансивер (усилитель), как обычно, по спаду анодного тока на 11 ... 15% от максимума, путем изменения параметров П-контура (индуктивности, емкостей).

Затем снимаем все напряжения (в том числе и накал), убираем эквивалент, подключаем переменный резистор с анода лампы на корпус (обычно несколько кОм) короткими проводами. Кратковременно соединяем выход трансивера (усилителя) с корпусом для разряда конденсаторов и подключаем к выходу прибор МFJ-259, .включенный на 80 метровый диапазон. Ручки настройки П-контура не сбиваются, остаются в положении последней настройки в диапазоне 80 метров. Вращая ручку настройки внутреннего генератора MFJ-259 и ручку потенциометра, включенного между анодом и корпусом выходного каскада добиваются минимального КСВ.

Если сопротивление эквивалента было 50 Ом, то КСВ=1. Значение полученного сопротивления с анода на корпус оптимально для согласования, - его не сбивают, не изменяют, не отключают. Чтобы переключить трансивер (усилитель) на диапазон 160 м, используются свободные контакты имеющихся переключателей или дополнительные реле, лучше всего, - вакуумные, подключающие дополнительные конденсаторы и катушки в П-контур. Чтобы обеспечить такую же добротность П-контура, как на 80 метрах, на его вход и выход добавлены конденсаторы, увеличивающие общую емкость по отношению к 80 м примерно в 2 раза.

Установив в среднее положение анодный и антенный конденсаторы (КПЕ), наматываем на ферритовое кольцо проницаемостью 40 ... 50 и диаметром 50 ... 70 мм провод во фторопластовой изоляции с сечением жилы 0,5 ... 1,0 мм2 до заполнения. Добавляем эту катушку к имеющейся на диапазоне 80 м и, варьируя количеством ее витков и (в небольших пределах) емкостями П-контура, доводим показания прибора до КСВ=1. "Облагородив" монтаж, убрав все лишнее, включаем трансивер (усилитель) в диапазоне 160 м. Без дополнительной настройки, у П-контура получается высокий КПД и полная мощность идет в нагрузку, тем самым удалось избежать нудных расчетов, которые все равно на практике приходится корректировать.

9. Влияние на работу мощных местных передатчиков. При работе с анализатором антенн было обнаружено, что на их показания влияют сигналы мощных местных передатчиков, особенно, при работе с длинными антеннами. В таких случаях анализаторы антенн используются только для подгонки, а окончательная настройка производится по обычным КСВ-метрам, возможно, встроенным, например, в РА, где КСВ-метры рассчитаны на большую мощность и их не так-то легко “сбить”.

10. Симметрирование открытых линий. Симметрирование открытых линий проверяется касанием отверткой обоих проводников передающей линии. КСВ изменяется на одинаковую величину при касании точек на линии, нСимметрирование открытых линий проверяется касанием отверткой обоих проводников передающей линии. КСВ изменяется на одинаковую величину при касании точек на линии, находящихся напротив друг друга. Также можно проверить симметрию трансформаторов.

11. Снятие диаграммы направленности антенн. Такие приборы как МFJ-249, МFJ-259 можно использовать для снятия диаграммы направленности (ДН) вращающейся антенны. Внутренний генератор прибора довольно стабилен по частоте и производит достаточный уровень сигнала для того, чтобы используя небольшой диполь, снимать ДН.

Расположите прибор как можно выше, например, на дереве, на расстоянии в несколько длин волн от настраиваемой антенны (чем дальше, тем лучше) прибор будет играть роль "маячка". Температурную нестабильность генератора "маячка" можно нейтрализовать, поместив прибор в какой-либо термостат, например, закутав его от ветра в старый свитер. Батарейное питание прибора предпочтительно, так как, в этом случае, не сказывается влияние подводящих проводов, искажающих результаты измерений.

Прибор в целом потребляет примерно 175 мА, а при отключении частотомера 75 мА, есть смысл также отключать +5 В, идущие на частотомер через отдельный тумблер (речь уже идет о доработке прибора). Теперь батареи "держат" дольше.

Кстати, падение напряжения питания делает нерабочим прибор даже при частично разряженных батареях. Сетевой 12-вольтовый блок питания не позволяет “далеко уйти” от сети, а батарей типа АА (316) надолго не хватает, и всем известно, что гальванические элементы сейчас довольно дороги, поэтому лучше заменить отсек на 8 элементов, рассчитанным на 10 никель-кадмиевых аккумуляторов и вывести пару проводов с последовательно установленным диодом, через который будет осуществляться зарядка батареи аккумуляторов (прямо внутри прибора) и защита батареи от короткого замыкания и переполюсовки.
Можно установить и дополнительное гнездо питания специально для зарядного устройства..

Применение аккумуляторной батареи позволит многие недели использовать прибор без подзарядки, а также заряжать батарею извне, не сдирая краску с винтов при снятии крышки батарейного отсека всякий раз, чтобы сменить батарею гальванических элементов и прибор еще долгое время не потеряет прежний вид.

12. Повышение чувствительности прибора. В общем-то хороший частотомер MFJ-249, МFJ-259 - недостаточно чувствителен и не измеряет слабые уровни сигналов (их частоту при недостаточном уровне), которые могут встретиться, например, в трансивере. Для работы совместно с прибором был построен РЧ усилитель с гибридной микросхемой Моtorola МНW591. Этот усилитель имеет усиление 35 дБ в диапазоне 1 ... 250 МГц и требует источника питания 13 В [3].

13. Оценка качества коаксиальных реле и переключателей. Сначала нужно снять характеристику нагрузки (эквивалента). "Прогоняем" его на приборе - КСВ=1 во всем диапазоне рабочих частот, если нет реактивностей (естественно, паразитных). Как пишет автор в [3], его киловаттный эквивалент требует включения последовательного конденсатора, чтобы иметь КСВ = 1 в диапазоне частот 10 ... 50 МГц. Подключив к прибору, например, коаксиальное реле, нагружают цепь эквивалентом и измеряют КСВ, также поступают с соединителями, по ухудшению КСВ можно судить о затухании сигнала в соответствующей коммутационной технике и выбрать экземпляры лучшие из них, работающие с меньшими потерями на более высоких частотах.

14. Измерение частоты среза фильтра. В фильтре с 50-омными входом и выходом можно отыскать с помощью МFJ-259 частоту (частоты) среза. Прибор подключается ко входу фильтра. К выходу фильтра подключается 50-омный эквивалент нагрузки (безиндуктивный резистор). В полосе пропускания КСВ будет близок к 1 (насколько, зависит от потерь в фильтре), по частотам среза в фильтре КСВ будет возрастать. Качество фильтра определяется по тому, насколько быстро изменяется КСВ при перестройке по частоте. Учитывая критерий затухания (например, КСВ = 2), определяют частоты среза фильтра, снимая показания частотомера. Для удобства перестройки частоты генератора прибора, особенно, при работе с узкополосными фильтрами, следует заменить ручку настройки на другую с большим диаметром. Несмотря на то, что МFJ-259 не измеритель частотных характеристик и не анализатор спектра, по его показаниям можно с достаточной точностью судить о любительской аппаратуре. При определении полосы пропускания, например, антенны, следует иметь в виду, что прибор несколько шунтирует измеряемую цепь, расширяя полосу.

При настройке УКВ антенн мне пришлось некоторое время поработать с МFJ-259 - очень удобная вещь, наглядно видно, как при изменении частоты меняется КСВ, появляются реактивности, изменяющие показания индикатора РЧ моста, налицо все просчеты в размерах резонансных систем.

Помня о том, что рефлектор должен быть настроен на 5% ниже, а первый директор на столько же выше по частоте, проверяем резонансные частоты пассивных элементов, подключив ко входу "Antenna" МFJ-259 катушку связи, выполненную в виде рамки со стороной 15 ... 20 см (речь идет о настройке УКВ "квадратов"). Катушка связи подносится сначала вплотную к элементу, вращением ручки настройки прибора находим частоту, на которой наблюдается "провал" показаний КСВ-метра, затем отдаляем катушку связи на максимально возможное расстояние от настраиваемого элемента (возможно, это будет смещение вбок, если имеются ещё пассивные элементы), до тех пор, пока "провал" показаний прибора будет едва заметен, частоту, конечно же, следует уточнить небольшой перестройкой "туда-сюда" - выше или ниже по частоте. Теперь на дисплее читаем частоту резонанса пассивного элемента и сравниваем её с требуемой и, соответственно, увеличиваем или уменьшаем его периметр (периметр рамки).

После подгонки пассивных элементов подключаем к прибору питающий антенну кабель (убрав катушку связи), вращением ручки настройки прибора находим частоту минимального КСВ и корректируем размеры активного вибратора до получения КСВ близкого к 1 на требуемой резонансной частоте. Затем следует в пределах ДН антенны (основного ее лепестка) на расстоянии не менее 10 длин траверсы настраиваемой антенны расположить индикатор напряженности поля (ИНП) , чувствительный индикатор напряженности поля или приемник с S-метром, коль подключен МFJ-259, или переключить фидер питания антенны на передатчик и использовать обычный ИНП с дипольной антенной с соответствующей настраиваемой антенне поляризацией и по максимуму показаний ИНП изменять расстояние между элементами настраиваемой антенны.

Затем следует снова проверить частоту минимального КСВ и подкорректировать размеры активного вибратора. Вся процедура повторяется несколько раз после этого можно считать, что антенна настроена и сформирована ее ДН. КСВ на резонансной частоте должен быть равен 1 и не превышать 2 по диапазону, иначе придется для вибраторов применять более толстые проводники.

Поскольку при настройке активного элемента, возможно, придется не только укорачивать, но и удлинять его физическую длину (периметр), можно воспользоваться тем обстоятельством, что проводники, выходящие из питающего кабеля, служащие для подключения к рамке активного вибратора, также входят в состав вибратора, начиная от точки нарушения регулярности кабеля (точки выхода центральной жилы из экрана), изменением длины этих проводников можно настраивать активную рамку на требуемую частоту (причем нескольких сантиметров "больше-меньше" хватает чтобы выскочить за диапазон на частотах 144...146 МГц) — значит не нужно резать рамку и после перегибать ее. Здесь речь шла о настройке УКВ антенны выполненной по описанию, если же антенна разрабатывается вновь, то измерений значительно прибавится. Понадобится правильная фазировка пассивных элементов, зависящая от их размеров и взаимного положения, подавление назад, вбок, ширина основного лепестка ДН в горизонтальной и вертикальной плоскости, паразитные резонансы траверсы и ее "подкосов", механическая прочность конструкции и т.д.

Применение анализатора антенн можно еще расширить, если предусмотреть модулятор или ключевание, то МFJ-259 можно использовать и как QRР передатчик с широким диапазоном перестройки и цифровой шкалой; которая несколько портит "тон", но может быть после настройки на нужную частоту отключена, что уменьшит энергопотребление таким QRР передатчиком. Может работать генератор и в качестве гетеродина радиоприемника. В том числе, прямого преобразования — частота вдвое ниже частоты принимаемого сигнала, супергетеродинного - со сдвигом на ПЧ от частоты принимаемого сигнала. Цифровой шкалой также следует пользоваться эпизодически по вышеизложенным причинам.

Можно найти и некоторые дополнительные возможности анализатора антенн, подробнее познакомившись с соответствующей литературой, а что-то придет само в результате приобретённого опыта. Иметь же такой многофункциональный прибор, каким является МFJ-259 в каждодневной практике просто необходимо. Несмотря на то, что цена прибора достаточно высокая — он окупит себя сторицей. Надеюсь, что эта статья будет полезна, даст возможность более полно реализовать его возможности.

Литература:

  1. HF / VHF SWR Analyzer Model MFJ-259, Instruction Manual, MFJ Enterprises

  2. Dip Meter Adapter Model MFJ-66, Instruction Manual, MFJ Enterprises

  3. SWR Analyzer Tips, Tricks and Techniques, QST, September, 1966, pp. 36…40

В. Беседин ( UA9LAQ), mailto:ua9laq@mail.ru  
 г. Тюмень.