Антенный анализатор

Антенный анализатор, измеряющий КСВ и комплексное сопротивление эквивалентной нагрузки. MFJ-269, MFJ Enterprises Inc.

Антенный анализатор или по-британски антенный анализатор (также известный как шумовой мост , мост RX , анализатор КСВ или радиочастотный анализатор ) — это устройство, используемое для измерения входного сопротивления антенных систем в приложениях радиоэлектроники .

В системах радиосвязи, в том числе любительской , антенный анализатор является распространенным инструментом, используемым для точной настройки характеристик антенны и фидерной линии, а также поиска и устранения неисправностей в них. ^[1]

Антенные мосты уже давно используются в сфере телерадиовещания для настройки антенн. Доступен мост, который измеряет комплексное сопротивление во время работы передатчика, что практически необходимо при настройке многобашенных антенных систем. ^[2] В последнее время сетевые анализаторы с прямым считыванием стали более распространенными.

Типы анализаторов

Существует несколько различных приборов разной сложности и точности для проверки антенн и их фидерных линий. Все также можно использовать для измерения других электрических цепей и компонентов (по крайней мере, в принципе). ^[3]

• Самый простой — КСВ-метр , который показывает лишь степень рассогласования; Фактический несогласованный импеданс необходимо определить путем измерения нескольких близлежащих частот и выполнения нескольких простых вычислений. Для измерения КСВ -метра требуется передатчик или генератор сигналов, обеспечивающий тестовый сигнал мощностью в несколько ватт.
• Антенный мост позволяет проводить измерения при малой мощности, но также требует подачи тестового сигнала; в зависимости от мостовой схемы его можно использовать для измерения как реактивного сопротивления, так и сопротивления, считывая значения, отмеченные на ручках, которые были отрегулированы для соответствия.
• Шумовой мост и анализаторы цепей подают собственные тестовые сигналы очень малой мощности; оба способны измерять как сопротивление, так и реактивное сопротивление либо путем расчета, либо путем считывания значений с помощью ручек, настроенных на совпадение. Современные анализаторы напрямую отображают сопротивление и реактивное сопротивление, а расчеты выполняются внутри микропроцессора .

Антенный мост

Типичный антенный мост, подстроечный конденсатор ( C ) регулируется для балансировки моста, когда переменный конденсатор слева наполовину зацеплен. Следовательно, мост сможет определить, является ли антенна емкостной или индуктивной нагрузкой.

Мостовая схема имеет две ветви, которые представляют собой частотно - зависимые комплексные импедансы . Одна ветвь представляет собой цепь анализатора с калиброванными компонентами, общий импеданс которых можно измерить по шкале. Другая нога неизвестна – либо антенна, либо реактивный компонент.

Для измерения импеданса мост настраивают так, чтобы обе ноги имели одинаковое сопротивление . Когда два импеданса одинаковы, мост сбалансирован. Используя эту схему, можно либо измерить импеданс антенны, подключенной между ANT и GND, либо настроить антенну до тех пор, пока она не достигнет того же импеданса, что и сеть в левой части диаграммы ниже. Мост может управляться либо белым шумом , либо простой несущей (подключенной к приводу). В случае белого шума амплитуда возбуждающего сигнала может быть очень низкой и в качестве детектора может использоваться радиоприемник. В случае использования простой несущей, в зависимости от уровня, можно использовать либо диодный детектор, либо приемник. ^[4] В обоих случаях ноль будет указывать на то, что мост сбалансирован.

Комплексные измерители напряжения и тока

Антенный анализатор второго типа измеряет комплексное напряжение и ток в антенне. Затем оператор использует математические методы для расчета комплексного импеданса или считывает его с калиброванного измерителя или цифрового дисплея. Профессиональные инструменты такого типа обычно называют сетевыми анализаторами . ^[5]

Современные анализаторы не требуют от оператора регулировки ручек R и X , как в анализаторах мостового типа. Многие из этих приборов имеют возможность автоматически сканировать частоту в широком диапазоне, а затем отображать характеристики антенны на графическом дисплее. Выполнение этого с помощью бриджа с ручным управлением заняло бы много времени, поскольку потребовалось бы изменить частоту и отрегулировать ручки на каждой частоте для соответствия.

Методы высокой и низкой мощности

Многие передатчики включают в себя КСВ-метр в выходных цепях, который работает путем измерения отраженной волны от антенны обратно к передатчику , что минимально, если антенна согласована. Отраженная мощность от плохо настроенной антенны может создать неправильную нагрузку на передатчик, что может привести к его повреждению. КСВ -метру требуется около 5–10 Вт исходящего сигнала от радиостанции для регистрации отраженной мощности (если таковая имеется), а затем он показывает только относительную степень рассогласования, а не реактивное и резистивное сопротивление, наблюдаемое на конце фидерной линии антенны.

Антенный анализатор с комплексным импедансом обычно требует подачи на антенну мощности всего в несколько милливатт и обычно выдает собственный сигнал, не требуя какого-либо тестового сигнала от передатчика. Использование тестового сигнала малой мощности позволяет избежать повреждения анализатора при тестировании плохо согласованной антенны. ^[5] Кроме того, поскольку мощность сигнала очень мала, анализатор можно использовать для частот за пределами полос передачи, лицензированных его оператором, и, таким образом, измерять характеристики антенны в неограниченном диапазоне частот.

Смотрите также

• Согласование импеданса
• Передатчик

Рекомендации

1. Уилсон, Марк Дж.; Рид, Дана Г., ред. (2007). Справочник ARRL по радиосвязи . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . ISBN 978-0-87259-976-5. Полный справочник по радиочастотной инженерии ISBN  978-0-87259-976-5
2. Баттисон, Джон. «Использование моста рабочего сопротивления». Радиожурнал (интернет-изд.). Нью Бэй Медиа. Архивировано из оригинала 18 июля 2016 года . Проверено 20 июля 2016 г. Лидер радиотехнологий
3. Халлас, Джоэл Р. (W1ZR) (август 2016 г.). «Антенные анализаторы – основы». Журнал QST . Американская лига радиорелейной связи . стр. 32–34. ISSN  0033-4812.{{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
4. Карр, Джозеф Дж. (11 декабря 2000 г.). «Глава 17. Создание и использование радиочастотного шумового моста». Секреты проектирования радиочастотных схем (3-е изд.). МакГроу-Хилл / ТАБ Электроникс. п. 319. ИСБН 0-07-137067-6, ISBN  978-0071370677
5. Карр, Джозеф Дж. (1 октября 1999 г.). «Глава 5 Анализаторы спектра и цепей; Глава 12 Измерения антенн и линий передачи». Практическое радиочастотное тестирование и измерение: Справочник технического специалиста (1-е изд.). Ньюнес. стр. 102, 319. ISBN. 0-7506-7161-0, ISBN  978-0-7506-7161-3