Первоначальное инфо в тему самодельного АА. Описание с «лирикой». 

Как сейчас стало популярным обзывать такие изделия, поддадимся и мы на эту моду, посему по- современному – «Антенный анализатор».

Исходные позиции.

Несколько лет назад вызрела схемотехника и был испытан в железе синтезатор с применением современных цифровых синтезаторов, так называемых микросхем DDS. Конечно же появилась мысль применить такой синтезатор с приборе для настройки антенн в качестве гетеродина. Даже удалось провести «лаб.работы» - собрать навесным монтажом такое изделие и проверить его работоспособность. Потом как обычно «текучка заела» и эта тема завалилась «за диван» на неопределённый срок. Несколько попыток довести до реально работающей конструкции всё время оканчивались безрезультатно… Видимо упорно нам мешали чужие мыслеформы по этой же теме…

И вот, собравши все свои растрёпанные нашим бытиём силёнки в единый ударный кулак, мы с дядей Вовой RX6LDQ совершили героический подвиг – сваяли этот прибор! Ура! ;-)

При проведении лабораторных работ было испытано несколько вариантов измерителей, благо, что изобретать что-то по этой теме не нужно – описаний различных схем масса, начиная от «классики», заканчивая простейшими «замерятелями» на одном диоде.Можно было остановиться на самом простом варианте, как скажем это сделано в антенном анализаторе MFJ-249 – т.е. что нам нужно? – генератор, частотомер и КСВ-метр. Но, прикинув наши неиссякаемые интеллектуальные возможности, просто огромнейший наработанный опыт и благие пожелания трудящихся, было решено замахнуться на максимально «навороченный» вариант, который будет укладываться в сумму до сотни американских рублей.
 

Да, забыл предупредить читателя – информация для «сухарей-технарей» - лирика в тексте описания присутствует по просьбе моих знакомых радистов – Иван Иваныча UR5LAS, Виктора Васильевича UT9LC, Олега UR6EJ и многоуважаемой мной публики, частенько заглядывающей по вечерам на частоты 3,700-3,710МГц. Посему – кому не нравится лирика, пожалуйста – или не читайте, или делайте и пишите сами. 
Что же это такое?

Погрешность измерения прибора возрастает при отклонении измеряемого сопротивления от сопротивления на которое и градуирован прибор. Практические данные – если прибор отградуировать на 50Ом линию, то при измерении сопротивлений где-то до 300Ом погрешность не более 1%, до 500Ом - около 5%, выше 500Ом - резко растёт - 600Ом - уже около 10%. Далее меряет почти до 1кОм с погрешностью до 15-20%. О погрешности измерения приборов такого типа хорошо описано в переводах UA9LAQ описаний антенного анализатора MFJ-259. Т.к. по большому счёту они и предназначаются для проведения измерений в линиях, на волновое сопротивление которых они и настроены, а не как универсальные приборы для замера R,C,L,Z,X на любых частотах.

На дисплей антенного анализатора выводится информация: верхняя строчка – Рабочая Частота в кГц, S-КСВ.

Нижняя строчка - R-активное сопротивление и X-реактивное сопротивление.

Для того чтобы определить знак реактивности – следует нажать кнопку перегона частоты – при повышении частоты емкостная составляющая будет уменьшаться, индуктивная увеличиваться. При понижении частоты наоборот.

Так как используется современный микропроцессор с высоким быстродействием, при перегоне частоты все параметры проведения измерения сохраняются. Т.е. скажем, нас интересует на какой частоте минимальный КСВ – жмем перегон частоты и смотрим как меняются значения S. Или нам нужно найти на какой же частоте сопротивление нашей «верёвки» наиболее близко в 50Ом – жмём кнопки перегона частоты и глазеем на показания значений R.

Т.е. – управление прибором упрощено до минимума. Как это и требуют «чиста пацаны» радисты-пользователи сегодняшнего времени! Мудрствовать будет не нужно – подключаем антенну, гоняем частоту двумя кнопками и глазеем где же она у нас «резонирует»...

Дабы меня лишний раз не пинали за многословие – различные вариации дополнительного применения такого прибора для измерения ёмкостей, индуктивностей, параметров коаксиальных линий передачи, коэффициентов укорочения, резонансных частот, как высокостабильного ГССа с выходным уровнем сигнала до 2В и т.д. и т.п. здесь рассматривать не буду – об этом можно почитать на СКРе в длиннючих описаниях антенного анализатора от фирмы MFJ. За что Большое спасибо и низкий поклон за сей труд Виктору Беседину (UA9LAQ)! Т.е. применить этот АА в иных качествах, отличных от прибора для настройки антенн, конечно же МОЖНО! Но не беру на себя труд по обучению пользования этим АА в иных применениях. Прошу извинить - нет времени на это. Кому действительно будет нужно измерить, скажем ёмкость конденсатора при помощи этого АА - разбирайтесь сами или как вариант все вопросы в форум => СЮДА  

Кстати, в отличие от американского аналога, который – …«Следует отметить, что MFJ-269 - аппарат очень нежный, не прочитав инструкции по его эксплуатации, можно случайно вывести аппарат из строя»… (цитата из перевода описания от UA9LAQ) – наше изделие предназначается именно для НАШЕГО же пользователя! Который в подавляющем большинстве вначале включает попавшую к нему железку, жмакает кнопки, крутит ручки, а потом начинает соображать и думать – что же это он сделал? И только после того, как наиграется с кнопочками и пимпочками, возможно возьмётся быстренько так пробежаться глазами по описанию.

Поверьте, мой многолетний опыт общения с пользователями показывает, что так оно и бывает. Вот, и исходя из этого опыта, мы осмысленно пошли на некоторое загрубление чувствительности, увеличение погрешности измерения (в разумных пределах!) в угоду получения максимально возможной «дубовости» прибора. В итоге результат таков, что даже если шарахнет статика по прибору, то ремонт его не составит большой проблемы. Т.к. при выборе элементной базы, помимо минимального стоимостного момента, принцип «дубовости» и доступности были одни из самых главных.

Питание прибора от любого источника напряжением 12-30В током до 200мА. В нём установлены два внутренних стабилизатора на 5В и 10В – посему можно подавать даже не стабилизированное напряжение. Чем большее напряжение будет подаваться – тем большая мощность будет рассеиваться на стабилизаторах, соответственно они будут сильнее греться. Особенно это касается случая применения ЖКИ с подсветкой. При использовании ЖКИ без подсветки прибор потребляет от 12-ти вольтового источника не более 140мА. Если использовать ЖКИ с подсветкой потребление увеличивается до 200мА. Можно использовать для питания прибора дешёвые китайские «адаптеры» или батарейки.

Перед применением прибор требует градуировки. Нажимаем кнопку Меню, видим на дисплее менюшку –

Верхний ряд: Рабочая Частота в кГц, Vi – входной уровень на измерителе (напряжение генератора).

Нижний ряд: V50 – падение напряжения на образцовом резисторе, Vо – напряжение на нагрузке.

Выставляем частоту, на которой должна работать антенна. При включении анализатора частота на дисплее 7050кГц. Если нужно далеко отстроиться от этой частоты, чтобы не жать долго кнопки перегона частоты – выставляем самый грубый шаг в 1МГц и быстро перестраиваем поближе к требуемой частоте кнопками перегона. Затем более точно подстраиваемся выбрав меньший шаг перестройки. Как выбирать шаг? Жмём на кнопку Выбор шага и кнопками перегона частоты выбираем нужный шаг, затем снова нажимаем на кнопку выбора шага – выбранный шаг перестройки запомнился.

Затем на выбранной частоте выставляем уровни на измерителе. Подстроечными резисторами градуировки выставляем уровень Vi=1021-1022. Внимание! – предельное значение напряжения, измеряемое внутренним АЦП микропроцессора, может быть 1022, посему если подать на его вход напряжение бОльшего уровня, то всё равно на дисплее будет высвечиваться значение 1022. Поэтому нужно градуировочным резистором выставить такой уровень, чтобы напряжение на входе АЦП было близко к предельному, но не превышало его. Т.е. цифры на дисплее могут «перемаргивать» с 1022 на 1021. В принципе можно выставить и более нижнее значение, но в этом случае сужаются пределы замеряемых уровней и погрешность прибора растёт при измерении дальних значений от калибровочного сопротивления.

Например, если использовать полную шкалу опорного напряжения на АЦП, т.е. значение 1021-1022, то при измерении сопротивлений бОльших от 50Ом погрешность измерений будет укладываться в приведённые выше значения. А если опорное напряжение на АЦП выставить скажем 1000, то при измерении сопротивлений выше 300Ом погрешность может достигать уже не 1%, а 10%. Хотя и это не «смертельно», т.к. мы же всё равно будем изменять параметры антенны, чтобы вогнать её в требуемые 50Ом. И нам "до лампочки" сколько там имеет не настроенная антенна в действительности – 300Ом или 330Ом! Главная наша задача при помощи этого прибора добиться требуемых параметров антенны, а не заниматься лабораторными измерениями антенны в не настроенном положении.

Далее.

Присоединяем к антенному разъёму калибровочное сопротивление требуемого номинала. Номинал сопротивления должен равняться сопротивлению линии в которой и предполагается пользовать прибор, т.е. 50, 75, 300 или 600Ом. При подсоединении калибровочного сопротивления значение Vi малость уменьшится – и уменьшится оно в зависимости от номинала калибровочного резистора – вот, например (смотрим верхнее фото Меню на дисплее), оно уменьшилось до значения Vi=1010 при подсоединении резистора 50Ом. Резисторами калибровки выставляем Vi=1022-1021 и  равные значения в окошках V50 и Vо = 1010/2 - 10(15) = 490-500. Накручиваем резисторами калибровки скажем V50=495 и Vо=495. Всё! Калибровка прибора произведена. Нажимаем кнопку меню – выходим в режим измерения. Отсоединяем калибровочное сопротивление, подсоединяем нашу антенну и смотрим на дисплее её параметры.

Внимание! Свежее инфо в тему калибровки, которое вызрело за пару лет многочисленных применений АА разными радистами. Чувствительность прибора к реактивному сопротивлению зависит от цифирок, выставленных в окошках V50 и Vo - чем ближе мы их выставляем к значению V50=Vo=Vi/2 - 10(15) - тем меньшие значения Х прибор может отображать. Но так же точность измерений зависит от качества подбора диодов в измерителе. Чем бОльшие разбросы имеют диоды - тем большую погрешность прибор будет допускать на максимальных значениях V50=Vo. В итоге вызрели практические цифирки V50=Vo=435-445; Vi=1022 - с этими значениями калибровки АА укладывается в погрешность измерений не превышающую +-5% во всём диапазоне 1-30МГц без дополнительной калибровки. Но измерение реактивного сопротивления начинается от 10-15Ом. В случае, когда нужно измерить  «реактивку» в единицы Ом - следует увеличивать цифирки V50=Vo до 480-500 и проводить дополнительную калибровку на рабочей частоте антенны.   

Немного по поводу качества резисторов градуировки.

Думаю понятно, что не следует в качестве градуировочного резистора использовать какие-нибудь проволочные резисторы или специальные «безындукционные» резисторы, но прицепленные к разъёму прибора на длинных проволоках? См. описание СУ на сайте – там привёл печальные случаи применения «эквивалентов» нашими аматерами. Для уменьшения паразитной индуктивности можно включать в параллель два резистора – скажем для получения 50Ом можно спаять в параллель два резистора по 100Ом. Чем выше частота измерений – тем больше сказывается паразитная индуктивность выводов резисторов. Но слишком «заморачиваться» с этой паразитной индуктивностью не нужно, т.к. для наших радиолюбительских целей будет достаточно применения обычных тонкоплёночных резисторов МЛТ. Для гурманов можно рекомендовать специальные «безындукционные» высокочастотные нагрузки, которые выполнены промышленностью в виде заглушенного с одной стороны удлинённого разъёма. Там внутри этого разъёма установлен специальный высокочастотный градуировочный резистор. Мне попадались такие «нагрузки» на 75Ом выполненные под разъём СР-75-166ФМВ.
 

Практическая реализация.

Плата анализатора выполнена на качественном двухстороннем стеклотекстолите с металлизированием отверстий. С обеих сторон оставлено максимум фольги корпуса. Пока платы выполнены без маски и маркировки, дабы минимизировать стоимость изготовления. Т.к. со всех сторон выводов оставлено максимум фольги корпуса – паять её муторно. Нужно остро заточенное жало паяльника, твёрдые не трясущиеся и не кривые руки.

Микрухи паяются только с одной стороны платы, т.к. зеркально их никак не припаять, а остальные детали можно паять с любой стороны платы. Эта информация для тех, кто рискнёт повторять и захочет минимизировать толщину готовой платы. Элементы на плате заложены обычные, не SMD. Только синтезатор DDS конечно в SMD, бо в DIP корпусе фирма его не выпускает. ЖКИ можно применять любой двухстрочный, ограничений тут нет никаких – проверены и от известных производителей и китайский «ширпотреб» - всё работает. «Скорострельность» процессору в ЖКИ не требуется, т.к. перестраиваем по частоте не валкодом как в синтезаторе трансивера, а кнопками с заложенной в программе скоростью. Подойдут ЖКИ как с подсветкой так и без неё – для подбора яркости подсветки на плате разведены дополнительные элементы. Следует учитывать, что подсветка потребляет изрядно ток от источника. Посему, если предполагаются автономные использования анализатора с питанием от батареек – нужно предусмотреть дополнительный тумблер принудительного отключения подсветки. Кстати, попадались китайские ЖКИ в которых подсветка не регулируется и автоматически запускается одновременно с подачей питания. Хотя (при наличии качественного «масла» в голове изобретателя) можно на плате ЖКИ найти токоограничивающий резистор, через который подаётся питание на подсветку и вывести принудительное его отключение.

Так что – дерзайте граждане, светлое будущее в ваших руках!

Пока не могу сделать качественного фото платы, бо подрастающее поколение отобрало у папы ЦФК и приходится делать обычной вебкамерой с низким разрешением. Как появится ЦФК – качество фото будет обеспечено.

Посему глазеем фото, какие есть:

Выход АА на экране анализатора спектра СК4-59 -

Выход АА на экране С1-104 -

Схема АА

Дополнение в тему DN-AA.Схемотехника АА претерпела небольшие изменения - введена АРУ и плата переведена на SMD компоненты. Для любителей самостоятельного изготовления выкладываю картинки-файлы. Список компонентов архивом => КОМПОНЕНТЫ   Прошивки АА - под опорник на 66,6МГц и 80МГц => ПРОШИВКИ  Встречалась информация о том, что у некоторых DDS не запускалась с опорником 80МГц - для этого можно применить более низкочастотную опору - 66,6МГц. С более низкочастотным опорником спектр частот из DDS-ки содержит больше гармоник, т.е. менее предпочтителен. Если не удаётся найти качественную DDS - её можно заказать у автора, как и весь набор для сборки DN-AA, см. по ссылке => МАГАЗИН.

     

Для любителей деталей с обычными проволочными выводами - предыдущая версия АА - вид запаянной платы см. выше по тексту. Её отличие лишь в том, что нет АРУ и плата большего размера. 

     

Вид чистых плат + распайка одного из возможных типов ЖКИ

   

Для тех, кто страдает при настройке антенн от мощных наводок вещательных радиостанций СВ-ДВ диапазона. Достаточно спаять простейший ФВЧ и через него смотреть антенну. Подробности в тему приведены в форуме.

Как вариант - несколько вариантов разводок плат этого АА в LayOut - нажать на ссылку => РАЗВОДКИ 

Кому и этой информации будет мало для самостоятельного изготовления прибора - покупайте готовый DN-AA - дешевле обойдётся...

UT2FW

 

Внимание! Автор не даёт технических консультаций по электронной почте. Все обсуждения и свежее инфо для самоделкопаяльщиков выкладывается в соответствующей ветке форума - регистрируйтесь, задавайте там вопросы - ссылка => СЮДА