Для измерения КСВ с помощью анализатора спектра и следящего генератора обычно применяют мостовую схему или схему с направленным ответвителем. Или специализированный измерительный прибор. При этом к характеристикам направленного ответвителя предъявляют достаточно высокие требования. А можно в ситуации, когда под рукой есть ответвитель не с самыми хорошими характеристиками, получить результат? Например, используя абонентский ответвитель для распределительной домовой сети кабельного телевидения (Рисунок 1).
Характеристики ответвителя TAH 420F (паспортные, производства "RTM"):
- Диапазон частот - 5 - 1000 МГц;
- Затухание на отвод (± 1дБ) - 20 dB;
- Затухание на проход, не более - 1,5 dB;
- Развязка OUT-TAP, не менее -
- 5-470МГц - 40дБ;
- 470 - 1000 МГц - 28дБ;
- Развязка TAP-TAP, не менее -
- 5-470МГц - 28дБ;
- 470 - 1000 МГц - 25дБ;
- Количество отводов - 4.
Вот такой достаточно посредственный направленный ответвитель попробуем приспособить для просмотра КСВН с помощью анализатора спектра с трекинг-генератором марки "SA6" (в девичестве Arinst ssa-tg r2).
Схема подключения направленного ответвителя к анализатору спектра с следящим генератором показана на Рисунке 2 (сильно не бейте за "самостильный" символ направленного ответвителя).
Подключение осуществлялось с помощью переходников с разъёма SMA (50 Ом) на разъём F (75 Ом). Переходники не являются согласующими устройствами, основное "рассогласование" между входом (выходом) ответвителя (75 Ом) и кабелем (50 Ом), подключенным к входам анализатора спектра (50 Ом) (Рисунок 3).
При подключении ответвителя к анализатору спектра кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом ("перенесли" рассогласование на вход (выход) анализатора) возрастала "неравномерность" измеряемых характеристик (около ±2 дБ, S21) в зависимости от частоты (Рисунок 4).
В связи с этим был оставлен первый вариант подключения ответвителя кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.
При измерениях неиспользуемые выходы направленного ответвителя нагружались согласованными нагрузками 75 Ом (не самыми хорошими). Так же при измерениях выбирался отвод с минимальными неравномерностями на графиках (до 1 ГГц). В некоторых случаях не было возможности тащить ноутбук к антенне - фотографии делались с экрана анализатора, заранее извиняюсь за качество.
На Рисунке 5 представлен график зависимости рабочего затухания(проходного от входа к выходу) ответвителя от частоты в диапазоне частот от 35 МГц до 2000 МГц. С учётом потерь "рассогласования" и потерь в переходных разъёмах примерно укладываемся в характеристики представленные производителем ответвителя.
На Рисунке 6 представлен график зависимости переходного затухания (вход - отвод) от частоты.
До максимальной рабочей частоты более или менее переходное затухание соответствует представленным производителем характеристикам.
На Рисунке 7 представлен график зависимости от частоты развязки между выходом и отводом направленного ответвителя при согласованном входе.
Развязка между выходом и отводом несколько лучше, чем указано в характеристиках (в принципе, в характеристиках указано "не менее"), в диапазоне частот до максимальной рабочей частоты (1 ГГц) не менее 39.4 дБ.
График зависимости направленности ответвителя от частоты представлен на Рисунке 8. В рабочем диапазоне частот ответвителя направленность изменяется от 32.9 дБ до 18.1 дБ. Выше 1 ГГц направленность значительно снижается.
На Рисунке 9 показан результат измерения КСВН при подключенной нагрузке 75 Ом (достаточно низкого качества). КСВН изменяется от 1.05 до 1.35 (1 ГГц)
Вполне достаточно для наблюдения КСВ при исследовании антенн с рабочей частотой до 1 ГГц.
На Рисунке 10 результаты исследований логопериодической комнатной антенны ДМВ типа "Дельта", кабель подключения РК75-3 длиной порядка 3 метров..
На следующем рисунке показаны результаты исследования КСВН согласующего устройства "полуволновая петля" с нагрузкой 300 Ом, длина кабеля подключения около 20 см. Вполне совпадает с результатами измерений, проведённых с использованием моста.
На Рисунке 12 приведено сравнение исследований КСВ для антенны Ховермана (ссылка на статью) с микрополосковым согласующим трансформатором, подключаемой кабелем длиной 10 см. Измерения производились с использованием моста для измерения КСВ (ссылка на статью), и с использованием направленного ответвителя.
Видно, что поведение графиков примерно совпадает, значения КСВ тоже примерно одинаковы.
На Рисунке 13 - 15 результат исследования (КСВН и S11) куска медного провода диаметром 1.78 (2.5 квадрата) длиной примерно 260 мм.
Краткие выводы: в диапазоне частот до 1 ГГц для просмотра КСВН антенно-фидерных систем с волновым сопротивлением 75 Ом (например, телевизионных антенн) вполне сгодится достаточно дешёвый направленный ответвитель (в моём случае 20 дБ и 4 отвода) от домовой кабельной распределительной сети. Есть вопросы по "метрологической части" измерений КСВН - но тут скорее вопросы к анализатору спектра и отсутствию "нормальных" калибровочных инструментов в наличии при проведении опытов.
Если требуется более детальное измерение и исследование антенно-фидерной системы - лучше обзавестись "антенным" векторным анализатором или на крайней случай "нормальным" мостом или ответвителем, с достаточно высокими характеристиками. Так же не стоит экономить на калибровочных наборах (ну или в крайнем случае иметь возможность измерения параметров нагрузок на калиброванном измерительном приборе).
Спасибо, уважаемые читатели, что уделили время на мои небольшие опыты в радиолюбительстве.
