Записки программиста

Антенный моделировщик позволяет получить ответы на многие вопросы. Он способен предсказывать диаграмму направленности и поляризацию будущей антенны, распределение токов в ней, сравнивать несколько антенн (например, какая из них имеет больше усиление), и так далее. Но можем ли мы проделать нечто подобное для настоящих антенн, изготовленных нами в физическом мире? Оказывается, что можем, воспользовавшись индикатором напряженности поля. Это довольно незамысловатое устройство, и его легко сделать самостоятельно.

Схема была подсмотренна в видео Build a Simple Passive Field Strength Meter, снятом Kevin Loughin, KB9RLW:

Диоды D1 и D2 представляют собой выпрямитель, конденсатор C1 играет роль сглаживающего фильтра. На выходе получаем постоянное напряжение, которое зависит от того, насколько сильный сигнал принимает антенна. Чем больше это напряжение, тем больший ток пойдет через микроамперметр, и тем сильнее отклонится его стрелка. Потенциометр R1 работает как делитель напряжения и позволяет регулировать чувствительность индикатора. Устройство полностью пассивное и не требует источника питания.

В качестве D1 и D2 лучше использовать германиевые диоды. Поскольку они обладают напряжением смещения (voltage drop) около 0.3 В, при их использовании прибор будет более чувствительным. Для сравнения, напряжение смещения обычных кремниевых диодов составляет 0.7 В.

Чем меньше номинал микроамперметра, тем лучше. Мной была использована измерительная головка на 30 мкА. Микроамперметр на 50 или 100 мкА тоже подойдет, просто с ним прибор будет чуть менее чувствительным.

Полный список использованных мной компонентов, их стоимость и где они были приобретены:

• Германиевые диоды 1N34 или эквивалентные — 0.32$ за пару;
• Керамический конденсатор 680 пФ — 0.02$;
• Потенциометр 10 кОм — 0.61$;
• Микроамперметр на 30 мкА — 3.58$;
• Красное и черное «банановое» гнездо — 0.74$ за пару;
• Подходящий пластиковый корпус — 9.19$;
• Немного проводов, припоя и прочей мелочевки — эффективно 0$;

Важно! Некоторые продавцы на AliExpress и eBay продают под видом германиевых диодов обычные кремниевые диоды. Отличить оригинал от подделки можно, измерив напряжение смещения при помощи мультиметра. Если сомневаетесь, покупайте диоды в проверенных магазинах, или используйте отечественные аналоги, например, Д9Б, Д310 или Д311А.

Окончательный вид индикатора:

Внутри компоненты были соединены таким образом:

Устройство было проверено с куском провода длиной около одного метра в качестве антенны. Все работает как на КВ, так и на УКВ. Чем дальше прибор находится от антенны, тем слабее отклоняется стрелка. При вращении ручки потенциометра чувствительность прибора изменяется. При передаче трансивером несущей в интервале частот максимальное отклонение стрелки приходится на минимум КСВ. Отклонение стрелки изменяется в соответствии с изменением поляризации принимающей антенны. Направленная УКВ-антенна имеет существенно большее усиление, чем ненаправленная, а путем ее вращения можно оценить вид диаграммы направленности. В дельте можно найти места, на которые приходятся максимумы тока. А еще с помощью индикатора можно определить наличие синфазного тока в коаксиальном кабеле, а значит и эффективность используемого балуна.

Общая стоимость устройства составила 14.46$. Цены на готовые измерители напряженности поля начинаются где-то от 23$. Таким образом, проект вышел экономически выгодным.

Дополнение: Вместо изготовления индикатора напряженности поля экономически может быть выгоднее приобрести готовый стрелочный мультиметр, вроде Ц4323. В продолжение темы сопоставления реальных антенн с моделью см пост про измерение диаграммы направленности антенн. Также вас может заинтересовать статья Самодельный КСВ/ваттметр по схеме Брюне и далее по ссылкам.

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.