head

Прибор настройки антенн для радиоастрономических наблюдений

Во многих пособиях по строительству КВ-УКВ антенн (в т.ч. в моей статье «Приемные антенны для радиоастрономических наблюдений в любительских условиях») указанно, что антенну достаточно выполнить по заранее указанным размерам. Действительно, достаточно зная частоту сигнала (чаще указывают частоту сигнала), пересчитать по формуле:


λ(м)=300/F(Мгц)



ее длину волны, выбрать из Табл. 5, вышеупомянутой статьи ("Приемные антенны для радиоастрономических наблюдений в любительских условиях (краткое пособие)" -- прим. Lupus), размеры ближайшего канала и построить антенну. Все это правильно до определенного момента. Если длина волны, на которой происходит вещание станции, отличается от ближайшего значения Табл. 5 более чем на 10% вверх и вниз по частоте, то параметры антенны значительно ухудшаются и она требует коррекции длин ее элементов и симметрирующе – согласующих устройств (ССУ). Этим целям служит простой, но очень надежный в работе, прибор, предлагаемый Вашему вниманию в этой статье. Данная статья рассчитана на «продвинутого» ЛА, знакомого с основами радиотехники и умеющего работать с паяльником.


1. Описание схемы и балансировка прибора.

Прибор носит название шумового моста и представляет собой высокочастотный генератор шума в полосе частот от 1 до 150 МГц. Прибор работает совместно с любым приемником требуемого диапазона, используемым в качестве детектирующего устройства. С помощью прибора можно определить ряд необходимых параметров антенны, таких как:
  • Измерить волновое сопротивление антенны и его характер (индуктивный или емкостной).
  • Измерить резонансную частоту антенны.
  • Определить необходимую длину фидера и ССУ.

Принципиальная электрическая схема прибора приведена на Рис.1, печатная монтажная плата на Рис. 2.

Рис.1.


Рис.2.

Номиналы радиодеталей указанны на принципиальной схеме, подавляющее большинство из них размещено на печатной плате. ВЧ трансформатор мотается одновременно тремя проводами ПЭВ 0.1мм, с последующей фиксацией обмоток любым мягким клеем, например «Момент» и т.д. Всего следует намотать 8-10 витков. Сердечник трансформатора – ферритовое кольцо марки 2ВЧ50 (2ВЧ30, 2ВЧ20), типоразмером К7x4x2 или К10x6x3мм. В качестве низкочастотного модулятора, с частотой прямоугольных импульсов в 1кгц, используется генератор на интегральном таймере DA1. Это позволяет расширить частотный спектр генерируемого шума. В процессе изготовления прибора необходимо снабдить потенциометр R11 и переменный конденсатор С9 любыми шкалами. Коротким отрезком кабеля подключите Ваш приемник к разъему RX, убедитесь в наличии генерируемого шума на входе приемника. Если генерация на верхних частотах отсутствует, замените транзисторы на более высокочастотные.
Для градуировки прибора, подберите с точностью ±5% безиндукционные резисторы типа МЛТ, МТ, ОМЛТ с номиналами равными 25, 50, 75, 100, 150 и 200 Ом. Отключите АРУ («шумодав») приемника, установите конденсатор С9 в среднее положение. Подключите к разъему ANT резистор 25ом (один конец в разъем, второй на «землю») и вращением R11 добейтесь резкого уменьшения уровня шума в динамике приемника. Подбором конденсатора С10 минимизируйте уровень шума, сделайте отметку на шкале резистора R11 «25ом», а на шкале С9 – «0». Аналогично произведите калибровку прибора, вплоть до значения «200ом». При исправных деталях и правильной фазировке обмоток ВЧ трансформатора Т1, емкость конденсатора С10 должна быть близка к половине значения емкости С9.
Следующий этап настройки прибора – определение реактивности входного сопротивления антенны. Для этого поочередно подключают к разъему ANT параллельно соединенные резистор 100ом и емкость/индуктивность величиной 20-50пф/0.2-1.5мкГн. Добейтесь баланса моста регулировкой R11 на отметке «100ом» (середина шкалы) с минимизацией уровня шума вращением С9 в обе стороны от положения «0». На шкале конденсатора С9, при настройке по RC цепочке, поставьте знак «-», а при RL – знак «+». На этом настройка прибора закончена.


2. Работа с прибором.

• Определение входного сопротивления антенны и его реактивности.
Потенциометр R11 установите в положение соответствующее волновому сопротивлению антенного кабеля 75(50)Ом. Конденсатор С9 в положение «0». С помошью резистора настройтесь на минимальный уровень шума. Конденсатором дополнительно понизьте шум. Эти операции нужно повторить несколько раз, т.к.регуляторы влияют друг на друга. После подавления шума по уровню громкости в динамике Вашего приемника, правильно настроенная, находящаяся в рабочем диапазоне антенна, должна иметь показания регуляторов R11+C9 близкие к изначально выставленным. Если активное сопротивление, по показаниям шкалы прибора, близко к нулю, то возможно замыкание в кабеле. Если сопротивление близко к «200ом», то возможен обрыв в кабеле. Если шкала настройки конденсатора С9 показывает «-», антенна настроена по частоте выше требуемой (элементы антенны короче требуемых). И наоборот, если С9 показывает «+», антенна резонирует ниже по частоте (элементы антенны длиннее необходимых).
• Определение резонансной частоты.
Приемник настраиваем на ожидаемую резонансную частоту антенны. Резистор R11 устанавливаем на сопротивление 75(50)Ом, конденсатор С9 в положение «0». Если при первоначальном исследовании антенны был получен реактанс значения С9 «-», перестраиваемся вверх по частоте и наоборот, вниз по частоте, при реактансе «+». Перестраиваем приемник до получения минимального уровня шума. Частота, где шум моста окажется минимальным, есть резонансная частота Вашей антенны.
• Определение длины линии связи.
Все антенны УКВ диапазона требуют для правильной их работы симметрирующе – согласующие устройства, выполненные из коаксиального кабеля. При помощи шумового моста можно точно настроить длину отрезка кабеля, требуемую для ССУ. Алгоритм настройки ССУ следующий:
  1. Настройте приемник на требуемую частоту.
  2. Установите замыкающую перемычку на разъеме ANT. Регуляторами R11+C9 добейтесь минимального уровня шума. Оба регулятора должны находиться в области нулевых положений шкал.
  3. Более не трогая регуляторы, снимите перемычку и подключите исследуемый отрезок кабеля, заведомо несколько большей длины.
  4. При определении длины кабеля, кратной ¼λ, требуется аккуратно укорачивать кабель до получения минимального уровня шума в динамике приемника, при разомкнутом его конце.
  5. Для определения длины кабеля, кратной ½λ, кабель замыкается на конце при каждом последующем испытании.

При помощи данного прибора я, за одни выходные, без труда настроил вертикальную, многоэлементную (2×½λ+¼λ) антенну Франклина диапазона 144-146 МГц и фидер антенны (19-ти кратный полуволновый повторитель).
В заключение хочу сказать следующее. Только весь спектр мер по настройке Ваших антенно – фидерных устройств, позволят Вам с гордостью назвать Вашу лабораторию радиоастрономической обсерваторией, а не остаться на уровне лаборатории А.С.Попова конца 19-го века!!!
Вопросы можно направлять по адресу rm4hm@rambler.ru.
ВСЕМ чистого Неба и крепкого Здоровья, Друзья! Искренне Ваш, Альфред Викторович Крохмаль.


Статья написана специально для сайта www.belastro.net. При использовании данной статьи на других сайтах или журналах, ссылка на www.belastro.net, с указанием авторства, ОБЯЗАТЕЛЬНА.


Статья размещена по просьбе автора.


Обсудить эту статью можно в ЭТОЙ теме форума.
Lupus, 10.02.2008.
Хостинг предоставлен: hoster.by. Служба технической поддержки: .. Конкурс "Астротоп": http://www.astrotop.ru/