안테나 튜닝을 위한 노이즈 브리지. 안테나 입력 임피던스를 결정하는 간단한 RF 측정 도구

노이즈 브리지는 이름에서 알 수 있듯이 브리지 유형의 장치입니다. 잡음원은 1~30MHz 범위의 잡음을 생성합니다. 고주파수 요소를 사용하면 이 범위가 확장되고 필요한 경우 145MHz 범위의 안테나를 구성할 수 있습니다. 노이즈 브리지는 신호를 감지하는 데 사용되는 무선 수신기와 함께 작동합니다. 모든 트랜시버도 작동합니다.

장치의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 잡음의 원인은 제너 다이오드 VD2입니다. 여기에서는 제너 다이오드의 일부 예가 "잡음"이 충분하지 않으므로 가장 적합한 것을 선택해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 제너 다이오드에 의해 생성된 노이즈 신호는 트랜지스터 VT2, VT3을 사용하는 광대역 증폭기에 의해 증폭됩니다.

사용된 수신기의 감도가 충분하면 증폭 단계 수를 줄일 수 있습니다. 다음으로 신호는 변압기 T1에 공급됩니다. 이는 직경 16...20mm의 환상형 페라이트 링 600 NN에 직경 0.3...0.5mm의 꼬인 PELSHO 와이어 3개와 동시에 감겨 있습니다. 턴 수 -6.

브리지의 조정 가능한 암은 가변 저항 R14와 커패시터 C12로 구성됩니다. 측정된 암은 커패시터 C10, SI와 알 수 없는 임피던스로 연결된 안테나입니다. 수신기는 표시기로 측정 대각선에 연결됩니다. 브리지의 균형이 맞지 않으면 수신기에서 강하고 균일한 소음이 들립니다. 브리지를 조정하면 소음이 점점 더 조용해집니다. "죽은 침묵"은 정확한 균형을 나타냅니다. 측정은 수신기 튜닝 주파수에서 발생한다는 점에 유의해야 합니다. 인쇄 회로 기판과 그 위의 부품 배치가 그림 2에 나와 있습니다.

이 장치는 구조적으로 110x100x35mm 크기의 하우징으로 만들어졌습니다. 전면 패널에는 가변 저항 R2 및 R14, 가변 커패시터 C11 및 C12 및 공급 전압 스위치가 있습니다. 측면에는 라디오 수신기와 안테나를 연결하기 위한 커넥터가 있습니다. 장치는 내부 크로나 유형 배터리 또는 축전지로 전원이 공급됩니다. 전류 소비 - 40mA 이하.
가변 저항 R14와 커패시터 C12에는 눈금이 장착되어야 합니다.

설정, 균형 조정 및 교정

AGC 시스템이 비활성화된 라디오 수신기를 해당 커넥터에 연결합니다. 중간 위치에 커패시터 C12를 설치합니다. 저항 R2를 회전시켜 생성된 잡음이 모든 범위의 수신기 입력에 존재하는지 확인해야 합니다. 이전에 디지털 아보미터로 해당 값을 측정한 후 MLT 또는 OMLT 유형의 비유도 저항을 "안테나" 커넥터에 연결합니다. 저항을 연결할 때 R14를 회전하면 수신기의 잡음 수준이 급격히 감소합니다.

커패시터 C12를 선택하여 잡음 수준을 최소화하고 연결된 기준 저항기에 따라 R14 스케일에 표시를 만듭니다. 이러한 방식으로 장치를 최대 330옴 표시까지 교정합니다.

C12 스케일을 교정하는 것은 다소 복잡합니다. 이를 위해 병렬 연결된 100Ω 저항과 20~70pF(0.2~1.2μH)의 정전 용량(인덕턴스)을 "안테나" 커넥터에 교대로 연결합니다. 스케일의 R14를 100Ω으로 설정하고 C 12를 "O" 위치에서 양방향으로 회전시켜 소음 수준을 최소화함으로써 브리지 밸런스를 달성합니다. RC 체인이 있으면 "-" 기호를 저울에 표시하고, RL 체인이 있으면 "+" 기호를 표시합니다. 인덕턴스 대신 100~7000pF 커패시터를 연결할 수 있지만 100Ω 저항과 직렬로 연결할 수 있습니다.

안테나 임피던스 측정

R14를 케이블 임피던스에 해당하는 위치로 설정했습니다. 대부분의 경우 이는 50Ω 또는 75Ω입니다. 중간 위치에 커패시터 C12를 설치합니다. 수신기는 안테나의 예상 공진 주파수에 맞춰 조정됩니다. 브리지를 켜고 특정 수준의 소음 신호를 설정합니다. R14를 사용하여 최소 소음 수준으로 조정하고 C12를 사용하여 소음을 더욱 줄입니다. 규제 기관이 서로 영향을 미치기 때문에 우리는 이러한 작업을 여러 번 수행합니다. 공진에 맞게 조정된 안테나는 리액턴스가 0이어야 하며 능동 저항은 사용된 케이블의 특성 임피던스와 일치해야 합니다. 실제 안테나에서는 능동 저항과 반응 저항 모두 계산된 저항과 크게 다를 수 있습니다.

공진 주파수 결정

수신기는 예상 공진 주파수에 맞춰 조정됩니다. 가변 저항 R14는 75Ω 또는 50Ω의 저항으로 설정됩니다.

커패시터 C12는 0 위치로 설정되고 제어 수신기는 최소 노이즈 신호가 얻어질 때까지 주파수가 조정됩니다.

"콜드" 모드에서 HF 안테나를 매칭하는 간단한 방법입니다.
현재 안테나 튜닝 및 매칭은 상당히 큰 RF 전력이 안테나에 공급되는 경우 주로 SWR 미터를 사용하여 수행됩니다. 동시에 안테나는 이를 방출하며, 튜닝 중에 안테나 작동 범위 내에서 송신기를 여러 번 재구성해야 하기 때문에 다른 라디오 방송국에 상당한 간섭이 발생합니다.

한편, 안테나를 튜닝하는 또 다른 방법이 있습니다. HF 브리지를 사용하는 방법은 잘 알려진 Rothhammel 참고서에 설명되어 있습니다. 그러나 이 경우에도 브리지를 작동하려면 브리지 암에 충분한 전류를 공급할 수 있는 상당한 전력이 필요합니다.
그러나 브리지를 약간 현대화하면 0.5~1V의 출력 전압으로 튜닝을 위한 기존 RF 신호 발생기의 신호를 사용할 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 RF 신호가 400~1000Hz의 저주파 신호로 변조되어야 하며 더 나아가 생성기가 이 주파수의 펄스를 사용하여 비디오 변조 모드에서 작동해야 합니다.
이러한 모드는 거의 모든 최신 신호 발생기에서 사용할 수 있습니다.
안테나를 원하는 주파수로 조정하고 이를 50옴 동축 케이블과 일치시키기 위한 연결 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. RF 생성기는 변조 계수가 100%인 비디오 변조 또는 AM 모드로 설정되고 소켓 X1에 연결되며, 안테나(바람직하게는 먼저 직접)는 소켓 X2에 연결됩니다. 헤드폰은 HT 소켓에 연결됩니다.
그런 다음 발생기는 안테나 주파수에 맞춰 조정됩니다. 동시에 발생기 변조 주파수의 저주파 신호가 헤드폰에서 들리면 이는 이 주파수에서 안테나의 입력 임피던스가 활성 50옴과 다른 것을 의미합니다. 설정된 주파수 중 어느 방향으로든 발생기 주파수를 조정하면 헤드폰에서 신호가 손실됩니다. 이는 입력 저항이 활성화되고 50옴과 동일한 주파수가 됩니다.
이 주파수가 원하는 방향과 얼마나 다른지에 따라 안테나의 기하학적 치수나 일치하는 요소의 데이터를 변경하고 브리지의 균형 주파수를 다시 확인합니다. 필요한 주파수에서 균형을 달성한 후 50Ω 피더를 안테나에 연결하고 전체 안테나-피더 경로에 대해 유사한 검사를 수행합니다.
피더가 제대로 작동하고 설정이 올바르게 수행된 경우 피더를 연결한 후 피더 유무에 관계없이 측정값에 차이가 없으며 SWR 미터를 연결하면 SWR이 1이거나 그에 가까운 것으로 표시됩니다.
이 방법은 안테나를 14MHz 범위로 조정할 때 테스트되었습니다. 두 와이어 안테나는 모두 160미터와 80미터 범위에 대해 조정되었고 4요소 안테나는 20미터 범위에 대해 조정되었습니다.
어떤 경우에도 빠르고 정확하게 조정이 가능했습니다.

표준 신호 발생기(SSG)는 50Ω 부하에서 1~2V의 전압을 제공하는데, 이는 분명히 브리지 안테나 저항 측정기와 함께 작동하기에는 충분하지 않습니다. 기존의 브리지저항계를 개조하지 않고 사용하기 위해서는 광대역 전력증폭기를 사용할 필요가 있다. 이러한 증폭기의 회로가 그림에 나와 있습니다.

광대역 증폭기는 1~30MHz의 주파수 범위에서 GSS와 함께 작동할 때 최소 1W의 출력 전력을 제공합니다. 공급 전압을 12V로 줄이고 괄호 안의 구성 요소 정격을 사용하면 증폭기 출력 전력은 600mW로 떨어지며 이는 다양한 유형의 측정 브리지에서 작동하기에 충분합니다. 서비스 가능한 부품으로 앰프를 조립하고 다이어그램에 표시된 콜렉터 전류를 설정하면 앰프가 즉시 작동하며 조정할 필요가 없습니다. 앰프를 걸어서 조립하는 것이 편리합니다.

변압기 T1은 투자율이 400...600인 페라이트로 만들어진 K7x4x2 크기의 링 자기 코어로 만들어졌습니다. 권선에는 PEL-2-0.35 유형의 12회전 와이어가 포함되어 있으며 꼬임으로 감겨 있습니다(센티미터당 1회 꼬임). 페라이트 링은 더 큰 크기에도 사용할 수 있습니다. 증폭기는 호일 유리 섬유로 만들어진 하우징에 조립할 수 있습니다. 트랜지스터 VT1은 라디에이터에 설치됩니다. 고주파 입출력 잭과 앰프 전원 리드는 앰프 하우징으로 출력됩니다.

때로는 현장에서 측정을 수행하는 경우 전력 증폭기와 함께 GSS를 사용하는 것이 불편할 수 있습니다. 배터리 등으로 구동되는 GSS를 사용합니다. 이 경우 고주파 불균형 전압 증폭기가 있는 브리지를 사용할 수 있습니다.

이러한 다리의 다이어그램은 다음과 같습니다.

다른 브리지 미터 회로와의 차이점은 고주파 전압이 즉시 감지 및 측정되지 않고 변압기 T1을 통해 트랜지스터 2단 증폭기의 입력에 공급된 후 감지되므로 RF가 필요하지 않다는 점입니다. 안테나 튜닝 시 표준 신호 발생기에 의해 생성되는 전압 레벨 KT315, KT312와 같은 고주파수 트랜지스터를 사용하여 증폭기를 조립할 수 있습니다. 증폭기의 주파수 응답은 최대 40MHz까지 선형입니다. 변압기 T1에는 각 권선에 22개의 PEL-0.1 와이어가 포함되어 있습니다. 권선은 투자율이 400...600인 K10x7x4 크기의 링의 양쪽 절반에 대칭으로 위치합니다.

장치 교정은 가변 저항 R2의 다이얼에 부하 저항을 표시하는 것으로 구성됩니다. 이는 디지털 저항계를 사용하여 수행하는 것이 가장 좋습니다. 브리지 균형을 맞출 때의 다이얼 판독값은 측정되는 안테나의 저항과 일치합니다.

브리지 미터는 포일 유리 섬유로 만들어진 하우징에 조립되어 있으며 측정 정확도를 높이려면 가변 저항기 림의 크기가 최대한 커야 합니다.

그림 1은 UA9AA 설계를 기반으로 개발된 RF 브리지의 회로를 보여줍니다.

그림 1

일반적으로 브리지 제조에 사용되는 매달린 설치는 해당 장치의 작동 주파수 범위를 140~150MHz로 제한합니다. 430MHz 범위에서 작동하려면 양면 포일 PCB에서 장치를 제조하는 것이 좋습니다. 성공적인 설치 옵션 중 하나가 그림 2와 3에 나와 있습니다.

그림 2

보드 상단(그림 2)에는 보상 커패시터 C4, C5가 있는 두 개의 비유도 저항 R1, R2가 있습니다. 다리의 나머지 부분은 아래쪽에 있습니다(그림 3). 설치는 "현장"에서 수행되었습니다.

그림 3

"패치" 사이의 거리는 사용된 부품의 크기에 따라 결정됩니다. 그림에서 점선으로 표시된 원은 보드의 구멍을 통해 서로 연결됩니다.

다리를 만들 때 사용되는 부품의 품질에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 커패시터 C1, C2 - 세라믹, 무연, 유형 K10-42, K10-52 또는 유사. 기준 커패시터 C3은 KDO-2입니다. 트리머 커패시터 C4, C5형 KT4-21, KT4-25; 나머지 커패시터는 KM, KT입니다. 저항 R1, R2는 전력 0.5W의 MON, C2-10, C2-33 유형이어야 하며 20~150Ω 내에서 동일한 저항을 가져야 합니다. MON 유형 저항기를 사용하는 경우 해당 리드를 베이스에 물려 청소하고 주석 도금한 다음 원하는 "패치"에 납땜합니다. 저항기 R3 - 유형 SP4-1, SP2-36, 비유도, 흑연 트랙 포함. 이 저항기는 호일 PCB의 측벽에 장착되지만 부착 위치의 호일은 제거됩니다. 저항 본체는 공통 와이어에 연결되지 않습니다. 그렇지 않으면 브리지가 균형을 이룰 수 없습니다. 저항기 축에 부착된 손잡이는 절연 재료로 만들어져야 합니다. 저항 R3 외에도 CP-50 커넥터가 측벽에 장착됩니다. 측벽과 메인보드 사이의 접합부(접합부)는 꼼꼼하게 납땜되어 있습니다.

발생기의 신호 전력은 약 1W여야 합니다. 예를 들어 IC-706MK2G, 버랙터 트리플러 등을 생성기로 사용할 수 있습니다.

VHF 및 UHF 범위에서 HF 브리지의 밸런싱을 확인할 때는 비유도 저항만 사용됩니다. 보상 커패시터(동일한 부하 저항 사용)의 정밀한 조정은 여러 범위(예: 7~430MHz)에서 일정한 균형에 해당합니다. 브리지 교정을 위해 충분한 수의 비유도 저항기를 선택할 수 없는 경우 MLT 또는 MT 유형과 같은 일반적인 저항기를 사용하여 저주파 범위에서 장치 스케일의 중간 값을 교정할 수 있습니다.

부하 반응성을 측정하려면 커패시터 C5를 가변 커패시터(공기 유전체 및 최대 커패시턴스 약 20pF)로 교체해야 하지만 측정의 주파수 상한은 144MHz 범위로 제한됩니다. 왜냐하면 설치 용량을 완전히 보상하는 것은 불가능합니다.

장치가 인덕턴스가 200μH인 초크를 사용하는 경우 브리지의 주파수 범위는 0.1~200MHz입니다.

제안된 디자인은 벽걸이 설치를 사용하여 만든 장치와 달리 매우 우수한 반복성을 갖습니다.

문학