Простой, но полезный прибор.

Измеритель волнового сопротивления

Задача измерения волнового сопротивления Z0 линий передачи возникает не часто. Может быть поэтому отдельные приборы, измеряющие этот параметр редки.

Поэтому для практического определения Z0 почти всегда используются косвенные измерения. Например:

  1. Измеряется индуктивность закороченного отрезка линии и его же емкость в разомкнутом состоянии, а затем берется корень из отношения измеренных величин;
  2. Линия нагружается известным сопротивлением на дальнем конце, измеряется (например, ВЧ-мостом) импеданс ближнего конца, а затем в программах APAK-EL или MMANA-GAL подбирается волновое сопротивление, дающее измеренную трансформацию импедансов.
  3. Измеряемая линия нагружается переменным резистором на дальнем конце, и измеряя входной импеданс на ближнем конце вращением резистора нагрузки на дальнем конце добиваются чисто активного входного сопротивления (тоже нужен ВЧ-мост). А потом меняя частоту надо убедиться, что мы не влетели в четвертьволновый резонанс.
  4. Подключив дальний конец линии к импульсному генератору, ближний конец ее нагружается на переменный резистор и осциллограф. Вращая резистор добиваются минимального искажения фронтов. При этом величина резистора равна Z0.

В общем, методов немало, но все они сложные: требуются внешние измерительные приборы и расчеты.

Ниже описан простой измеритель, который для свой работы требует лишь внешнего высокочастотного генератора (например, трансивер на малой мощности, ГСС или выход ВЧ-моста) и после единственной измерительной операции выдает результат сразу в омах.

Схема измерителя показана на следующем рисунке.

схема

Рис. 1.

Основой его служит высокочастотный мост, образованный резисторами R1, R2, R3 и входным импедансом измеряемой линии на разъеме X1. Детектор D1, C1, R4, включенный в диоганаль моста, измеряет разбаланс последнего.

Очевидно, что мост балансируется при условии равенства сопротивления R3 и входного импеданса линии.

А поскольку измерительный потенциометр R3-R5 является механически сдвоенным, и дальний конец линии нагружен на R5, то баланс моста достигается в единственном случае R3 = R5 = Z0 (при R5 = Z0 входной импеданс линии чисто активен и равен R5, а R5 всегда равен R3, следовательно мост балансируется).

Поэтому измерение получается очень простым: вращать ось R3-R5 до минимума показаний индикатора нуля. И в этот момент считать со шкалы R3-R5 волновое сопротивление измеряемой линии.

Детали

R1 и R2 безындукционные резисторы 0,25 ... 1 W (зависит от выходной мощности вашего генератора). Сдвоенный потенциометр R3-R5 безындукционный и желательно в пластмассовом корпусе (для уменьшения паразитных емкостей).  X1, X2 – любые клеммы или разъемы, удобные для подключения измеряемых линий (обратите внимание, нижний вывод X2 в приборе с корпусом не соединяется, только через измеряемую линию). Конденсаторы С2 и С3 предназначены для компенсации монтажных емкостей. D1 – любой высокочастотный детекторный диод, способный выдерживать напряжение генератора. D2 – любой диод, защищающий индикатор от перегрузки. Индикатор нуля – любой стрелочный индикатор на ток 0,1 ... 0,2 мА (вместо него можно использовать обычный тестер).

Монтаж

Измеритель собран навесным монтажом в коробке от коаксиального тройника (один разъем – вход генератора, два других – для подключения линии, разъем X2 изолирован от корпуса коробки текстолитовыми шайбами). На передней панели установлен потенциометр R3-R5 с "клювиком" и нанесенной маркером шкалой, на верхней панели – стрелочный индикатор от старого магнитофона.

Настройка

Подключите ко входу генератор на самой высокой из планируемых частот. К X1 подключите безындукционный резистор 51 Ом. Вращением R3-R5 найдите минимум. Подстраивая С3 при одновременном аккуратном уточнении положения движка R3-R5 добейтесь точного баланса (нулевых показаний индикатора). Эта процедура компенсирует влияние монтажных емкостей.

Измерения

  1. Установите желаемую частоту измерения на генераторе. Она, в общем, не очень важна, но для точности измерений желательно выбирать такую частоту, на который длина линии больше 0,2 длины волны. Я обычно использую от 5 до 30 МГц.
  2. Вращая движок R3-R5, найдите минимум показаний индикатора нуля и считайте значение Z0 со шкалы потенциометра.

Если измеряются двухпроводные линии (например, "полевка") то они должны быть размотаны и не лежать на земле (иначе вы намеряете все что угодно, кроме Z0). Для коаксиальных линий это не требуется, но у них оплетка должна подключаться к нижним (по схеме выводам X1, X2).

На главную - Main page