Борис Степанов (RU3AX), г

Борис Степанов (RU3AX), г. Москва
Иногда хорошо забытые методики и решения тех или иных задач могут
оказаться полезными и в наши дни, несмотря на все успехи науки, техники и
технологии за прошедшие годы. Датчик падающей и отраженной волн, о
котором речь пойдет в этой статье, применялся радиолюбителями до середины
50-х годов прошлого века. Он был вытеснен датчиками, использующими
широкополосные трансформаторы с магнитопроводами из карбонильного
железа или феррита. Но и сегодня датчик "старого типа" позволяет в
любительских условиях сделать хороший, действительно широкополосный
измеритель падающей и отраженной мощности, т. е. КСВ.
Применительно к задачам любительской радиосвязи датчик падающей и
отраженной волн должен обеспечивать достоверные показания в широкой
полосе частот - от 1,8 до 30 МГц. Частотные пределы КСВ-метров с
высокочастотным трансформатором, распространенные в наши дни,
ограничивает, в первую очередь, трансформатор. С появлением кольцевых
магнитопроводов из феррита и карбонильного железа эта проблема вроде бы
была решена - появились ВЧ трансформаторы, параметры которых
сохраняются при изменении рабочей частоты в десять и более раз.
Казалось бы, сегодня проблема датчиков КСВ-метров надежно закрыта. Так
оно и есть, когда речь идет о профессиональной аппаратуре и о выпускаемой
промышленностью аппаратуре для любительской радиосвязи.
В радиолюбительской литературе опубликовано немало описаний
подобных самодельных КСВ-метров. Однако, решив изготовить такой прибор
по описанию в журнале, радиолюбитель очень часто сталкивается с проблемой
найти подходящий по размерам и параметрам магнитопровод для
высокочастотного трансформатора. В розничной торговле их почти не бывает,
а покупка магнитопроводов на радиолюбительских рынках - это, чаще всего,
операция "кот в мешке".
Если удалось приобрести магнитопровод, близкий по характеристикам к
тому, что использовал автор повторяемой конструкции, то возникает
следующий вопрос - что надо изменить в конструкции трансформатора, чтобы
он нормально работал в требуемой полосе частот. Доступной методики
проверки таких трансформаторов в радиолюбительской литературе нет,
поэтому часто их делают по принципу "как получится".
В итоге радиолюбитель получает не измерительный прибор, а чего-то там
показывающий индикатор. Между тем при изготовлении широкополосного
(работающего во всей полосе частот KB диапазона) КСВ-метра можно вообще
обойтись без высокочастотного трансформатора, заменив его на резистор.
Именно так и делали радиолюбители в те годы, когда высококачественные
магнитопроводы были им практически недоступны.
На рисунке приведена схема КСВ-метра, который использовал в
согласующем устройстве американский радиолюбитель Алан Кинг. (Allan W.
King, "The "Z-Match" Antenna Coupler", QST, 1955, May, p. 11-13, 116, 118). В
измерительный мост, который регистрирует падающую волну, входят R1, С6 и
С7, а отраженную волну - R1, С2 и С5. Напряжение в диагоналях моста
измеряют вольтметрами на диодах VD1 и VD2 соответственно.
Самый ответственный элемент этого КСВ-метра - безындукционный
низкоомный резистор R1. В авторском варианте прибора этот резистор имел
сопротивление 0,625 Ом и рассеиваемую мощность 8 Вт. Он был набран из 16
включенных параллельно резисторов сопротивлением 10 Ом и рассеиваемой
мощностью 0,5 Вт каждый. Разумеется, что эти резисторы должны быть не
проволочными. КСВ-метр предназначался для использования с передатчиком с
выходной мощностью 250 Вт. При этом ток через резистор в случае хорошего
согласования (КСВ около 1) будет около 2,3 А, а мощность, рассеиваемая
резистором R1, - примерно 3,3 Вт. Заметный запас по рассеиваемой мощности
выбран автором, по-видимому, для перестраховки, так как при больших КСВ
ток через этот резистор может в определенных ситуациях быть больше
приведенного выше значения.
Однако на практике настройку согласующего устройства, как правило,
производят при уменьшенной мощности, поэтому мощность рассеивания этого
резистора может быть и той, что требуется при малых значениях КСВ. Причем
для случая КСВ = 1 она рассчитывается просто по законам Ома и Джоуля.
Номинал резистора R1 в определенных пределах не критичен. При выборе
его учитывают два условия. Во-первых, есть ограничение снизу - при
максимальной выходной мощности (и, следовательно, максимальном токе
через него) падение напряжения на этом резисторе должно быть не менее 1 В.
Во-вторых, есть ограничение сверху - потери мощности на нем должны быть
незначительны по сравнению с выходной мощностью передатчика. Второе
условие подкрепляется необходимостью не увеличивать заметно мощность
рассеивания этого резистора, усложняя тем самым конструкцию прибора.
Как и в КСВ-метре с ВЧ трансформатором, подстроечные конденсаторы С5
и С6 должны быть с воздушным диэлектриком. Диоды VD1 и VD2 высокочастотные германиевые (например, Д18).
В целом настройка и калибровка этого прибора не отличается от этих
процедур для КСВ-метров с ВЧ трансформатором. Подключив на выход
прибора (разъем XW2) эквивалент антенны конденсатором С5, добиваются
балансировки моста отраженной волны. Затем эквивалент антенны
подключают к разъему XW1 и балансируют второй мост схемы конденсатором
С6.