Антенный анализатор. Простой, дешевый антенный анализатор Антенный анализатор на микроконтроллере своими руками

– весьма полезный прибор Многие радиолюбители хотели бы иметь «фирменный» антенный анализатор вроде MJF259, или аналогичный. Но такие приборы слишком дороги… Однако, уверен, у каждого радиолюбителя имеется покупной или самодельный генератор ВЧ и частотомер. Используя эти два прибора и дифференциальный мост можно получить систему, способную во многих случаях работать как антенный анализатор.

Схема, показанная на рисунке, использовалась при настройке антенн КВ-диапазона, от 1.6 до 30 МГц. Нужен генератор ВЧ работающий в таком диапазоне А частотомер нужен для точного определения этой частоты. Впрочем, частотомер не обязателен, если ГВЧ имеет достаточно четкую и внятную шкалу. Сигнал от генератора подается на разъем Х1. Резистором R1 регулируется уровень (можно R1 и не ставить, а пользоваться регулятором уровня, имеющемся у генератора).

К разъему Х2 подключают анализируемую антенну. ВЧ напряжение поступает на первичную обмотку. ВЧ напряжение на вторичных обмотках трансформатора поступает на измеритель, состоящий из микроамперметра Р1 и детектора на германиевых диодах VD1 и VD2 Диоды должны быть германиевыми, чтобы обеспечить наибольшую чувствительность измерителя при индикации минимальных показаний (баланс).

Баланса моста достигают регулировкой резистора R3 и переменного конденсатора С5. Эти детали необходимо снабдить шкалами с указанием сопротивлений и емкостей соответствующих углам поворота рукояток. Баланс достигается в случае равенства активных и реактивных сопротивлений в обоих плечах, Затем, добившись баланса, нужно прочитать значения сопротивления R3 и емкости С5. а затем рассчитать реактивное сопротивление С5 исходя из данной частоты. Таким образом можно будет определить активную (R3) и реактивную (С5) составляющую сопротивления анализируемой антенны .

Обратите внимание на емкость СЗ, которая составляет 100 пФ, то есть, половину максимальной емкости С5. Если при измерениях окажется что емкость С5 в балансе установилась больше 100 пФ, то это говорит о емкостном характере реактивного сопротивления антенны, а вот величина С5, установленная меньше 100 пФ, наоборот, говорит о индуктивном характере реактивного сопротивления в антенне .

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце 600НН диаметром 10 мм. Обмотки одинаковые, они выполнены втрое сложенным обмоточным проводом типа ПЭВ диаметром 0,35. Восемь витков, равномерно распределенных по кольцу. Начала обмоток на схеме отмечены точками.

Схема требует налаживания и градуировки. Переменный резистор R3 и конденсатор С5 нужно, как уже сказано, обустроить шкалами со значениями сопротивления и емкости, соответственно (потребуется омметр и измеритель емкости).

Далее, подключаем к Х2 эквивалент антенны . – сопротивление 50 ом, не индуктивное. На У1 подаем сигнал 15 МГц. Ставим ручку С5 в положение 100 пФ. Увеличиваем напряжением с генератора (резистором R1 или регулятором генератора) до максимального показания Р1. Затем, вращая ручку R3 ищем место с глубоким провалом в показаниях прибора. Далее, делаем показания прибора еще меньше, регулируя конденсатор С5. На шкале С5 делаем дополнительную метку, обозначенную «0». Это есть точка отсутствия реактивной составляющей в нагрузке. Промежуток от нулевой точки до максимального значения емкости С5 нужно выделить сектором и отметить как «Емкостная реактивность», а промежуток от этой же нулевой точки и до минимальной емкости С5 выделить другим сектором и отметить как «Индуктивная составляющая реактивности» Похожие материалы:

Антенный анализатор – весьма полезный прибор Многие радиолюбители хотели бы иметь «фирменный» антенный анализатор вроде MJF259, или аналогичный. Но такие приборы слишком дороги… Однако, уверен, у каждого радиолюбителя имеется покупной или самодельный генератор ВЧ и частотомер. Используя эти два прибора и дифференциальный мост можно получить систему, способную во многих случаях работать как антенный анализатор.

Далее, подключаем к Х2 эквивалент антенны. – сопротивление 50 ом, не индуктивное. На У1 подаем сигнал 15 МГц. Ставим ручку С5 в положение 100 пФ. Увеличиваем напряжением с генератора (резистором R1 или регулятором генератора) до максимального показания Р1. Затем, вращая ручку R3 ищем место с глубоким провалом в показаниях прибора. Далее, делаем показания прибора еще меньше, регулируя конденсатор С5. На шкале С5 делаем дополнительную метку, обозначенную «0». Это есть точка отсутствия реактивной составляющей в нагрузке. Промежуток от нулевой точки до максимального значения емкости С5 нужно выделить сектором и отметить как «Емкостная реактивность», а промежуток от этой же нулевой точки и до минимальной емкости С5 выделить другим сектором и отметить как «Индуктивная составляющая реактивности»

В наше время радиоволны перестали быть чем-то неизведанным. Радиолюбители стали появляться повсюду. В их работе или увлечении напрямую задействуется такой прибор, как антенный анализатор. Что это такое, какие существуют его виды и как он работает, будет рассмотрено в этой статье далее.

Анализатор RigExpert

Существует множество разнообразных моделей, однако в статье будут рассмотрены только некоторые из них. Одно из многофункциональных устройств - это RigExpert AA 600. Предназначение данного прибора - это настройка, проверка и ремонт антенн, а также антенно-фидерных трактов. Ключевыми показателями этого прибора является КСВ - коэффициент стоячей волны - и импеданс. Обе эти характеристики имеют графическое отображение на данном устройстве.

Кроме этого, есть такие дополнительные функции, как память графиков, подключение к компьютеру, а также удобные в плане использования режимы измерения. Все это делает модель RigExpert AA 600 довольно приемлемой в использовании как профессионалами, так и любителями. Также у этого прибора есть еще два отличительных режима измерения, которые выделяют его из общей массы, это МультиКСВ™ и SWR2Air™. Для того чтобы было намного проще находить какие-либо неисправности на кабельных линиях, этот антенный анализатор обладает встроенным режимом анализа неоднородностей по линии передачи.

Технические характеристики

Прибор для настройки антенн RigExpert обладает следующими техническими параметрами:

Частотный диапазон прибора - от 0,1 до 600 МГц.
Дискретность или периодичность ввода частоты для этого прибора составляет 1 кГц.
Проводить измерения данным устройством можно в системах с сопротивлением 25, 50, 75, 100 Ом.
Диапазон измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) в числовых значениях - от 1 до 100, а в графическом режиме - от 1 до 10.
Отображается КСВ как закрашенная полоса или же как цифровая индикация.
Есть возможность опциональной калибровки в графическом режиме КСВ, а также на R, X и круговой диаграмме Смита.

Питание для данной модели может осуществляться из следующих источников:

Щелочными батареями в количестве 3 штук с напряжением каждой 1,5 В. Типоразмер для этих батарей - АА.
Никель-метал-гидридными батареями также в количестве 3 штук, каждый из которых имеет напряжение в 1,2В, а емкость - от 1800 до 3000 мА·ч.

Время работы данной модели составляет максимум 3 часа в режиме непрерывных измерений или же двое суток, если прибор находится в "дежурном" режиме. Данные временные отрезки пригодны для свежезаряженных элементов питания прибора.

Меры предосторожности

Существует несколько правил, которых нужно придерживаться при использовании данного антенного анализатора.

Строго запрещается проводить какие-либо измерения или просто подключать прибор к антенне во время грозы. Удар молнии, а также то статическое напряжение, которое накапливается в антенне, являются смертельно опасными для человека.
Нельзя оставлять прибор подключенным к антенне после того, как работа была окончена. Удар грозы или же другой включенный рядом передатчик могут вывести его из строя.
Запрещается подавать на вход устройства сигналы с высокой частотой, а также включать передатчик, если рядом уже имеется другой рабочий передатчик радиоволн.
Необходимо перед подключением заземлять кабель. Это деляется для того, чтобы избежать удара током от статистического разряда электричества, имеющегося в кабеле.
Не рекомендуется оставлять прибор для настройки антенн включенным, если все необходимые измерения выполнены. Это будет мешать работающим рядом передатчикам.

Обзор модели SARK

Прибор данной фирмы появился довольно давно и в свое время являся лучшим по такому соотношению, как цена-качество. Но и на сегодняшний день это устройство вполне успешно эксплуатируется и пользуется спросом.

Модель SARK 110 - это векторный измеритель комплексных сопротивлений. Измерение осуществляется в диапазоне от 0.1 до 230 МГц. Кроме того, это устройство также показывает КСВ и R-L-C в последовательном, а также параллельном эквиваленте. Кроме этих показателей, прибор также показывает добротность, фазу, коэффициент отражения подключенной нагрузки. К тому же может измерить длину кабеля и расстояние до того момента, где находится неоднородность.

Вывод данных осуществляется на экран размером в 3 дюйма в качестве обычных круговых диаграмм Вольтера - Смита или же в качестве обычных числовых показателей. В случае если экран кажется слишком маленьким, есть возможность через USB-кабель подключить устройство к компьютеру и выводить данные на его монитор.

Предназначение модели SARK

Стоит сказать о том, что данный антенный анализатор - это очень серьезный прибор, который обладает большим набором самых разнообразных функций. Для того чтобы описать их все, понадобится довольно много времени, а потому будут приведены лишь основные из них.

Прибор обладает синтезатором для выполнения следующих функций:

Возможность прямого цифрового синтеза с точностью до 1 Гц.
Синусоидальный выходной сигнал.
Рабочий диапазон частот от 0,1 до 230 МГц.

Данная модель также может измерять следующие параметры:

Комплексный импеданс в последовательном и параллельном эквиваленте, в прямоугольных или полярных координатах.
Коэффициент отражения в тех же прямоугольных или параллельных эквивалентах.
КСВ, потери на отражение, а также процент отраженной мощности.
Последнее, что может измерять данный анализатор, - это добротность, индуктивность и эквивалентная емкость.

Особенности работы

Данный антенный анализатор наделен некоторыми общими особенностями, распространяющимися на все виды работы, которые может выполнять эта модель.

Обладает возможностью предустановки для всех любительских диапазонов, которые попадают в полосу прибора.
Обладает настраиваемым образцовым импедансом.
Есть возможность сохранять все собранные данные в памяти анализатора, а после вызывать их оттуда при необходимости.
Обладает предустановками для большинства популярных кабелей, использующихся для соединения.
Есть возможность добавлять или же вычитать коэффициент передачи.
белые или черные.
Есть возможность настраивать вручную толщину графиков.

Кроме проведения анализа, это устройство может также выполнять следующие виды работ:

Построение прямоугольных графиков.
Построение круговой диаграммы Смита.
Одночастотный режим.
Измерение кабеля.
Полевой режим.
Многодиапазонный режим.
Генератор высоких частот.

Также стоит добавить, что время автономной работы данного устройства составляет приблизительно 2,5 часа.

Анализатор АА-330М

Предназначение этого устройства - это иследование характеристики антенно-фидерного устройства КВ-диапазона. Прибор является портативным, а находится он в корпусе, который выполнен из ударопрочного пластика. Модель обладает широкими возможностями, которые подойдут и профессионалам, и любителям. Антенный анализатор АА-330М снабжен интерфейсом, который позволяет связываться с компьютером, а также обладает программным обеспечением, что еще сильнее расширяет возможности по исследованию характеристик различных антенн. Данная модель может работать в автоматическом режиме, в котором она будет сканировать выбранный диапазон частот. Также она может работать и в ручном режиме, в котором обладает удобным шаговым валкодером, имеющим, в свою очередь, функцию кнопки, чтобы можно было быстрее и удобнее выбирать параметры.

Возможности устройства

Модель обладает большим набором разнообразных возможностей. При проведении измерений на экране устройства отображаются такие параметры, как КСВ, частота, активная и реактивная составляющая сопротивления, а также знак реактивности. В то же время на экран компьютера будут выводиться все графики, которые возможно сохранить в данный момент. Эта функция очень удобна, так как эти графики можно вызвать и в дальнейшем, чтобы анализировать одновременно с новыми измерениями с других антенн. Таким образом, можно сравнивать показатели новых антенн со старыми, которые были давно демонтированы. Еще одна очень удобня функция - это автоматическое нахождение прибором резонансной частоты во время сканирования выбранного диапазона. Это экономит большое количество времени, а также сокращает затраты усилий на настройку антенны. При вращении ручки валкодера есть возможность просканировать все частоты с шагом в 1, 10, 100, 250 КГц.

Функции модели АА-330М

Модель АА-330М обладает возможностью работать как генератор синусоидального тока, который генерирует уровень сигнала на выходе в 1,4 В. Также присутствует возможность перестройки шага в 1, 10, 100, 250 КГц. Еще одна из функций прибора - это возможность работать с двумя разными фидерными линиями - в 50 и 75 Ом. Для этого у устройства присутствует два различных измерительных моста. Прибор снабжен функцией отключения подсветки на экране. Данное действие применяется при использовании прибора в "полевых" условиях и дает возможность увеличить время работы анализатора примерно на 30 %. Также имеется еще одна функция, которая позволяет записывать все полученные после сканирования данные на энергозависимую память прибора. Присутствует возможность последующего вывода записанных данных на экран монитора, а сохранение графиков происходит при выключении аппарата. Точность и надежность данного прибора были проверены на многочисленных опытах работы с антеннами R-SQUAD.

Антенно-фидерная система

Данная система предназначается для выполнения нескольких функций.

Первая функция данной системы - это прием запросных сигналов, а также передача ответных в секторе, в котором действует курсовой радиомаяк.
Вторая - это обеспечение совместной работы приемного, а также передающего устройства на общую антенну. Также обеспечивает переключение работы на резервный комплект в том случае, если основной рабочий выходит из строя по каким-либо причинам.

Также важно отметить, что антенно-фидерная система состоит из двух компонентов - это антенная система, а также фидерный тракт. В свою очередь, первый из двух указанных элементов включет в себя восемь различных излучателей, а также один делитель мощности, который распределяет ее по восьми различным направлениям. А в состав фидерной системы входят такие компоненты, как четыре направленных ответвителя, а также два коаксильных соединительных кабеля, поглощающих нагрузки.

Значение КСВ

В настоящее время КСВ-метры довольно распространены и широко применяются. Значение этих приборов велико, к тому же измерение КСВ, то есть коэффициента стоячей волны, широко применяется и в антенных анализаторах. Однако, несмотря на значительную роль этой аппаратуры, мало кто достоверно знает, что же все-таки измеряет такой КСВ-метр отдельно или встроенный в анализатор. Точно известно, что коэффициент стоячей волны в фидере определяется двумя параметрами. К ним относят входной импеданс антенны и волновое сопротивление фидера. Также важно отметить, что в практической части чаще всего измерение этих показателей необходимо проводить на небольшом удалении от самой антенны. Чаще всего таким местом является трансивер.

Как настроить ТВ

Для того чтобы настроить ТВ МТС, существует два способа. Один из них довольно прост. Он заключается в приобретении рекомендованного комплекта с мультимедийной приставкой. Преимущество данного метода в том, что в таком комплекте все каналы уже будут настроены. Однако при использовании САМ-модуля "МТС ТВ" Verimatrix придется настраивать все каналы самостоятельно. Для того чтобы сделать это, можно использовать распространенные в Интернете списки транспондеров, а также и прилагающиеся к ним диапазоны частот. Для поиска необходимых частот и их настройки также можно использовать анализаторы антенные, описанные выше.

При настройке антенно-фидерных систем важно правильно измерить коэффициент стоячей волны (КСВ). Этот параметр в любительских условиях обычно измеряется с помощью КСВ-метра на фиксированной частоте, а частотная характеристика антенны строится рядом последовательных замеров. Для однодиапазонной антенны этот классический метод вполне применим.

Но чтобы настроить таким образом много диапазонную КВ антенну, в которой изменение размеров одного конструктивного элемента влияет в разной степени на ее параметры на нескольких диапазонах, потребуется масса усилий и времени.

Тут необходим дорогой или (полу)профессиональный антенный анализатор, который выведет на дисплей или экран график значения КСВ, а также активного и реактивного сопротивления антенны в зависимости от частоты. Удобно и наглядно.

Или даже такой, профисиональный, цена которого достигает 40.000$.

И вот встает вопрос – покупать достаточно дорогой или фирменный антенный анализатор или делать его своими руками. Учитывая, что этот прибор нужен не чаще раза, два в год. А все остальное время он будет хранится на «верхней полке». Если конечно не заниматься установкой и настройкой професионально. Смеюсь Или сделать самому (заказать) самодельный, не дорогостоящий, и доступных компонентов.

Антенный анализатор должен быть по возможности простым, его настройка и калибровка должна быть доступна в домашних условиях без использования каких-либо образцовых приборов. Он должен обеспечивать панорамное измерение КСВ, с выводом графиков на экран компьютера и (или) собственного дисплея в частотном диапазоне 1-30 МГц.

Все анализаторы, будь то самодельные или профи, используют практически одинаковый алгоритм, формулу для вычисления значений — измерительный мост. Разница заключается только в предложенном сервисе, комфортной работе, программном обеспечении, которое они используют.

В качестве контроллера можно использовать готовую плату Arduino Nano, плюс добавить стандартный модуль синтезатора частоты на AD9850.

Придется только соединить эти два модуля и дополнить платой с несколькими деталями измерительного моста по предложенной схеме.

В качестве «наглядного пособия», по которому можно периодически любоваться своими антеннами, используется компьютер, ноутбук с установленной простой, маленькой программкой. Управление прибором (железом) осуществляется стандартный кабелем через USB-порт.