Я помахивал алюминиевым полотном снегоуборочной лопаты перед торцом расположенной на столе спиральной антенны из металлопласта, всё дальше и дальше отходя от колеблющейся в такт её колебаниям стрелки микроамперметра, составной частью антенноскопа. Таким образом, вырисовывалась диаграмма направленности антенны, и можно было сделать вывод о её усилении. В тот период, когда цифровое телевидение в стране только рождалось, у меня появился интерес к изготовлению самодельных антенн.
В справочнике по антеннам автора К. Ротхаммеля кроме описания различных КСВ-метров не совсем обыденно звучат такие названия, как антенноскоп или согласователь (matchmaker). Мостовая схема антенноскопа описана американским радиолюбителем W2AEF, хорошо приспособлена для антенных измерений. Стрелочный прибор покажет 0 при одинаковых токах в плечах моста и тогда сопротивление антенны Rх = R3. В книге дано подробное описание принципа работы и конструкции этого ВЧ моста. Измеренный номинал переменного резистора R3 (500 Ом), при нулевом показании микроамперметра (токи в плечах равны) и есть волновое сопротивление антенны. Предложенное устройство имеет минимальную погрешность в УКВ диапазоне до 150 МГц.
В своей самодельной конструкции, сравнивая показания антенн с промышленным прибором, я добился совпадения до частоты 500 МГц. Уровня генератора 30 мВт вполне хватало, чтобы стрелка микроамперметра (200 мкА, R = 600 Ом) откланялась на всю шкалу.
Был даже сделан самодельный генератор на частоты цифрового телевидения, правда, это уже другая история.
В конструкциях самодельных антенноскопов вместо переменного резистора я устанавливал постоянный резистор с номиналом 50 Ом (два по 100 Ом в параллель). Использование диодов с маленькой проходной ёмкостью и радиокомпонентов для планарного монтажа сделали конструкцию КСВ-метра малогабаритной, что обеспечило маленькие значения паразитных индуктивностей и ёмкостей монтажа. Эта особенность заложила основу работы измерителя в широкой полосе частот.
С антенноскопом, описанном ниже я продвинулся в своих измерениях до 1000 МГц. Подробнее о нём можно узнать, перейдя по ссылке: http://www.ra6foo.qrz.ru/measure.html
Эту схему я применил к своей самоделке.
В комментарии (статья от 2015 года) меня спрашивают, почему я использую диодную сборку HSMS2852 с двумя диодами, а не один корпусной диод HSMS2850. Просто были в наличии диодные сборки, тем более, что эти электронные компоненты имеют одинаковые характеристики.
Методика измерений.
Плату с высокочастотными разъёмами необходимо расположить непосредственно в корпусе, к месту, куда будет подсоединяться испытуемая антенна. Для некоторых типов штыревых антенн корпус будет являться противовесом. Если корпус изделия пластмассовый, то в качестве противовеса используется непосредственно печатная плата, в которой устанавливается антенный разъём.
Калибровка. С генератора подаю уровень до полной отклонения стрелки микроамперметра Vп, в моём случае эта условная величина Vп = 200 (деления всей шкалы микроамперметра). Внутреннее сопротивление применяемого прибора М42103 - 600 Ом и соединён он последовательно с резистором 5,1 кОм, поэтому выполняет в таком включении роль вольтметра. К антенному разъёму подсоединяю резистор 50 Ом и прибор показывает Vи = 0.
КСВ = (Vп + Vи ) / ( Vп – Vи) = 1; КСВ = (200 + 0) / ( 200 – 0) = 1
Измерение. Теперь вместо резистора подсоединяю антенну и по этой же формуле считаю КСВ. В каждой точке измерения проверяю эффективность излучения самой антенны. Для этого подношу к измеряемой антенне лист металла, соизмеримый с её размерами, помахивая им словно веером. Не некотором расстоянии (это будет зависеть от мощности генератора и направленных свойств антенны, поэтому расстояние составляет от 10 см до 1 метра) антенна начнёт принимать отражённое от листа поле, и её характеристики будут меняться в такт колебания «веера», а стрелка миллиамперметра начнёт отклоняться в ту или иную сторону. Чем больше расстояние «дыхания» антенны, тем более она эффективна. Этим методом можно практически представить диаграмму направленности антенны, то есть, в какую сторону она наиболее эффективно излучает.
Если прибор для исследования частотных характеристик (Х1 - 42, Х1 - 50, Х 1 – 51 и др.) дополнить самодельным КСВ-метром, то можно наблюдать изменение КСВ по частоте на экране. Провод, идущий к микроамперметру, подсоединяю к входу УПТ характериографа (куда обычно подсоединяется детекторная головка), а на характериографе устанавливаю максимальный выход и обзор, тогда резонанс антенны – есть провал частотной характеристики, который будет соответствовать КСВ, стремящемуся к единице. Единичный уровень КСВ также калибруется подключением резистивной нагрузки с сопротивлением 50 Ом вместо антенны.
Исторический экскурс по самодельной антенной измерительной технике.
Первую практическую схему прибора для измерения КСВ я нашёл в журнале «Радио» 1963 02. В статье инженера Константина Евгеньевича Сеппа UA3CT «Прибор для измерения КСВ» даётся полное и подробное описание принципа работы этого измерительного моста.
Аналогичную схему моста можно увидеть во втором томе (издание одиннадцатое, исправленное 2007) «Антенны» автора Карла Ротхаммеля.