Високочастотний амперметр для короткохвильовиків. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

У короткохвильових машинах при налаштуванні або випробуваннях апаратури нерідко виникає необхідність вимірювати струм високої частоти. Стандартних приладів для подібних вимірювань зазвичай радіоаматор не має. Ось високочастотне напруження виміряти легко (діод, конденсатор, індикатор). У приладах проблем із виміром напруги не виникає. Там є корпус, щодо якого міряють усі напруження. І дроти, що йдуть від точок вимірювання до ВЧ-вольтметра, зазвичай настільки короткі (у значеннях довжини хвилі вимірюваної напруги λ), що майже не впливають на пристрій, що перевіряється.

А ось в антеній техніці складніше. По-перше, в антена часто взагалі не буває "землі" (наприклад, симетричні антени). По-друге, навіть якщо "земля" і є (скажімо, GP або диполь з Y-узгодженням), вимірювальні дроти виходять неприпустимо довгими. Уявіть собі, як буде виглядати спроба виміряти напругу в середині GP: ад цієї точки до підстави штиря доведеться тягнути провід! Вони фактично стають частиною антени, змінюють її роботу та розподіл напруги настільки, що точність та цінність таких вимірів дуже низькі.

Для вивчення та вимірювання того, що відбувається в антенних провідниках, потрібен ВЧ-амперметр. Він, на відміну від вольтметра, підключається в одній точці, а отже, не має довгих вимірювальних дротів, що спотворюють вимір.

Основою ВЧ-амперметра є датчик струму. Це спеціальний ВЧ-трансформатор на феритовому кільцевому магнітопроводі. Первинною обмоткою цього трансформатора є провід, у якому вимірюємо струм. Вторинна обмотка складається з кількох десятків витків, навантажених на низькоомний резистор.

Показаний на рис. 1 струмовий трансформатор працює так. Струм у вимірюваному проводі через магнітопровід наводить струм у вторинній обмотці, який буде менше струму в первинному ланцюзі щодо числа витків обмоток. Наприклад, щодо кількості витків обмоток 20 (як у нашому приладі) він буде менше в 20 разів. Цей струм, протікаючи через резистор навантаження, створить на ньому падіння ВЧ-напруги. Останнє вже можна виміряти будь-яким ВЧ-вольтметром (тут є дві точки для вимірювання – висновки вторинної обмотки): від детекторного діода до аналізатора спектра чи приймача.

Рис. 1. Схема струмового трансформатора

Якщо опір резистора навантаження R вибрати, наприклад, 50 Ом, при струмі I_вх у первинній обмотці трансформатора напруга U_вих (на його вторинній обмотці буде U_виx=( I_вх/ 20) * 50 = 2,5I_вx. Опір 50 Ом як навантаження вибрано невипадково, а для того, щоб була можливість як вимірювач ВЧ-напруги використовувати приймач або аналізатор спектру (вимір дуже маленьких ВЧ-струмів).

Відношення N числа витків обмоток, т. е. число витків вторинної обмотки (первинна має один виток), вибрано з компромісних міркувань. З одного боку, чим менше витків у вторинній обмотці, тим більш широкосмуговим буде трансформатор. А з іншого боку, чим більше N, тим менше опір, що вноситься в вимірюваний провід і менше впливу нашого трансформатора на вимірюваний провід. Опір, що вноситься, дорівнює R/N², Т. е. у нашому випадку 50/20²=0,125 Ом. Таким чином, активний вхідний опір нашого ВЧ-амперметра – 0,125 Ом, що допустимо для більшості вимірювань.

Нам потрібний вимірювальний прилад, а не "показометр". Для цього треба, щоб магнітопровід міг працювати в заданій смузі (тобто ферит не повинен бути занадто низькочастотним) і не насичуватися при значних струмах у проводі, що вимірюється (тобто розміри магнітопровід повинні бути досить великими).

Крім того, магнітопровід повинен бути розпадним на дві половинки, а його каркас - замикається. Без цього користуватися приладом буде майже неможливо: ви ж не щоразу просуватимете початок вимірюваного дроту крізь магнітопровід і рухатимемо останній до точки вимірювання.

І остання (за згадкою, але не за значенням) вимога до магнітопровід струмового трансформатора: отвір має бути великим, щоб мати можливість вимірювати струм в обплетеннях товстих кабелів.

Виходячи з вищевикладеного, був обраний магнітопровід 28A3851-0A2 розмірами 30x30x33 мм та з отвором діаметром 13 мм. Це перешкододавлюючий магнітопровід, що замикається, з фериту з початковою магнітною проникністю близько 300 на частоті 25 МГц. Швидше за все, підійдуть і багато інших, аналогічних за призначенням магнітопроводів.

Намотуємо на магнітопроводі 20 витків тонкого монтажного дроту (рис. 2) і захищаємо вторинну обмотку трубкою, що термоусаджується (рис. 3).

Рис. 2. Магнітопровід з тонким монтажним дротом

Рис. 3. Магнітопровід з термоусаджуваною трубкою

Прикріплюємо його до невеликої (20...30 см) діелектричної штанги з коаксіальним приладовим роз'ємом на нижньому кінці. Від роз'єму до вторинної обмотки в штанзі проводимо тонкий коаксіальний кабель із хвильовим опором 50 Ом.

Тепер можна перевірити якість виготовленого струмового трансформатора. Для цього проведемо виміри за схемою, показаною на рис. 4.

Рис. 4. Схема для вимірів

Оцінимо очікуваний коефіцієнт передачі. Струм через R1 дорівнює U_вх/ R1. Підставляючи це замість I_вх у попередню формулу, отримаємо U_вих=U_вх/ 20.

Тобто коефіцієнт передачі такого ланцюга буде 1/20 або -26 дБ. Це за ідеальної роботи трансформатора. Порівняємо це розрахункове значення із практикою. Результати вимірювань у смузі 0,3...30 МГц показано на рис. 5.

Мал. 5. Результати вимірювань у смузі 0,3...30 МГц

Видно, що відмінність коефіцієнта передачі від розрахункового становить менше 0,9 дБ, тобто трансформатор вийшов дуже точним вимірювальним датчиком. І не можна поручитися за те, що завал АЧХ на ВЧ-краї пов'язаний із властивостями фериту, а не з реальним падінням струму через трансформатор. Справа в тому, що провід, що проходить через трансформатор, має ненульову індуктивність, яка підвищує імпеданс навантаження, через що трохи росте результуючий КСВ (досягаючи 1,1 на частоті 30 МГц) і падає струм навантаження. І дуже схоже, що падіння графіка на АЧХ просто показує правду: струм у навантаженні на ВЧ падає.

У будь-якому випадку видно, що точність виміру дуже висока (похибка менше 1 дБ) у смузі частот від 0,3 до 30 МГц.

Описаний вище трансформатор струму використовується у двох варіантах.

По-перше, для автономної роботи (наприклад, на даху для вимірювань струму в антенах та вивчення його розподілу або для пошуку по яких кабелях радіостанції розтікається синфазний струм від передавача) до трансформатора підключається діодний детектор з вхідним опором 50 Ом з перемикачем меж вимірювань і стріл прилад. Наприклад, такий, як показано на рис. 6.

Рис. 6. Схема підключення

Резистори R3-R6 підбираються виходячи з чутливості стрілочного приладу за такою методикою. При положенні перемикача SA1 "10 А" на вхід приладу подаємо від джерела живлення постійну напругу 25 і, підбираючи резистор R6, встановлюємо повне відхилення шкали. Робити це треба швидко, резистори R1 та R2 сильно гріються. На межі "3 А" те ж саме робимо при напрузі 7,5 В підбором резистора R5, на межі "1 А" - при напрузі 2,5 підбираємо резистор R4, на межі "0,3 А" - при напрузі 0,75, 3 Підбираємо резистор RXNUMX.

Виходить зручний автономний ВЧ-амперметр, за допомогою якого можна дослідити майже будь-які антени. Майже тому, що опір будь-якого амперметра має бути набагато менше опору вимірюваного ланцюга. Тому застосовувати цей ВЧ-амперметр у тих місцях, де опір менший за кілька ом (КЗ шлейфи, магнітні рамки, укорочені антени), не те щоб не можна, але нерозумно. Увімкнення амперметра в такі місця викликає помітну зміну струму, і справжнє його значення ви не впізнаєте.

Для вимірювання малих струмів (наприклад, паразитних синфазних струмів перешкод у різних шнурах та кабелях) до трансформатора підключають 50-омний вхід приймача або аналізатора спектра.

Наприклад, на рис. 7 показано, які сигнали присутні в мережевому шнурі подовжувача, якого підключені комп'ютер, монітор і цифровий осцилограф (теж, в принципі, комп'ютер). Вивчається смуга аматорського діапазону 160 метрів від 1,8 до 2 МГц.

Мал. 7. Графік, що ілюструє наявність сигналів у мережевому шнурі подовжувача, до якого підключені комп'ютер, монітор та цифровий осцилограф

Таку нерадісну картину дають лише три імпульсні блоки живлення. Причому це ще добрі блоки живлення, що відповідають нормам на паразитне випромінювання. Це, однак, не виключає того факту, що прийому DX вони можуть заважати. Описаний ВЧ-датчик струму допоможе знайти найпроблемніші, у сенсі випромінювання перешкод, кабелі та прилади.

Автор: І.Гончаренко

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Щільне куленепробивне дерево 15.03.2018 Вчені з університету Меріленда розробили технологію виготовлення надміцної деревини, яку тепер можна буде використовувати в тих місцях, де традиційно використовувалися і використовуються зараз важкі метали та сплави. Більш того, процес створення такої надміцної деревини досить простий, він полягає у попередній обробці дерев'яної заготовки в розчині гідроксиду та сульфату натрію при температурі кипіння води. Ці хімікати видаляють з дерева лігнін та геміцелюлозу, речовини, які є основою його структури та надають дереву його міцності. Після такої хімічної обробки дерев'яний блок стискається між двома пластинами, нагрітими до 100 градусів Цельсія при тиску 5 мегапаскалей, що у 50 разів перевищує нормальний атмосферний тиск. В результаті послідовності такої обробки обсяг дерева скорочується на 20 відсотків щодо його вихідного обсягу, а щільність матеріалу, що вийшов, в три рази перевищує початкову щільність. І, завдяки цьому, оброблене щільне дерево набуває абсолютно нових фізичних властивостей. Воно витримує в 11.5 разів більші механічні навантаження, що ставить його на один рівень зі сталлю за міцністю, але оброблене дерево, при цьому, значно легше за сталі. Наприклад властивостей, набутих ущільненим деревом, дослідники стріляли у ньому сталевими кульками, випущеними з пневматичної зброї. І якщо ці кульки проходили наскрізь через необроблене дерево, то від дошки дерева ущільненого вони або відскакували, або застрягли в цій дошці. Хімікати, які використовуються для одержання ущільненого дерева, не є суттєвою проблемою для навколишнього середовища. При цьому процесу ущільнення піддається практично будь-який вид деревини, починаючи від найбільш щільних і важких сортів і закінчуючи легковагими і менш щільними сортами. Дослідники вважають, що новий матеріал може стати альтернативною використанню сталі там, де потрібно дотримання екологічної чистоти будівель і споруд, що зводяться, наприклад. Крім того, з нового дерев'яного матеріалу можуть бути виготовлені деякі вузли транспортних засобів, які за рахунок цього стануть дещо легшими і витрачатимуть меншу кількість палива чи енергії.

Інші цікаві новини:

▪ Відеореєстратор Transcend DrivePro 520 записує зовні та всередині машини

▪ Стисне світло для кольорових фотографій наноматеріалів

▪ Зростання ринку високоточного землеробства

▪ Лінії електропередач заважають бджолам

▪ Подібність осіб збільшує довіру між людьми однієї статі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Історія техніки, технології, предметів навколо нас. Добірка статей

▪ стаття Управління фінансами. Шпаргалка

▪ стаття Хто мешкав на Олімпі, а хто - на Парнасі? Детальна відповідь

▪ стаття Покрівля рулонних покрівель та покрівель зі штучних матеріалів. Посадова інструкція

▪ стаття Тримач простий, але... Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Організація та експлуатація електроустановок. Техобслуговування, ремонт, модернізація та реконструкція. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024