Как сделать ксв метр своими руками

Аппаратура радиолюбителя

Практические схемы, трудности их реализации и советы из собственного опыта.

Всем известно, что такое КСВ-метры и они есть практически у каждого радиолюбителя. КСВ-метры бывают встроенные в аппаратуру, самостоятельные устройства промышленного производства и самодельные. Все они широко обсуждаются, приобретаются или повторяются радиолюбителями.

Предлагаю рассмотреть для повторения еще один вариант КСВ-метра с использованием современных технологий.

Основная идея это простота изготовления и бюджетность. Последнее время появилось много разных радиолюбительских устройств на базе дешевого микроконтроллера из сери и Arduino. Применение этого микроконтроллера позволяет выводить в удобной форме достаточно точные значения параметров согласования аппаратуры с антеннами, при этом КСВ-метр получается достаточно небольшим и очень даже бюджетным.

КСВ-метр на базе Arduino Nano.

Схема, детали, сборка.

При создании блока я руководствовался прежде всего возможностью повторения этого устройства другими радиолюбителями даже при не очень больших познаниях в микропроцессорной технике. Второе — возможность быстро что-то изменить в КСВ-метре без применения паяльника. Схема получилась не очень сложная, надежная и вполне повторяемая. Детали приобретены на AliExpress и взяты из старой радиоаппаратуры.

Детали:
• микроконтроллер Arduino Nano — 1 шт.
• ЖК-индикатор LCD 1602 I2C — 1 шт.
• ферритовые кольца FT114-43 (размер 29х19х7,5 не ниже 850НН) — 2 шт.
• диод Д9Б — 2 шт..
• стабилитрон КС156 — 2 шт.
• микросхема стабилизатор напряжения L7805CV — 1 шт.
• резисторы, конденсаторы.

Для изготовления ВЧ трансформаторов можно использовать ферритовые кольца магнитной проницаемостью 1000НН типоразмера близкого к указанному — 29х19х7,5. Количество витков зависит от максимальной мощности, на которую рассчитывается устройство. Если выходная мощность будет до 100 Ватт то нужно намотать 10-12 витков, при мощности до 1000 Ватт нужно будет намотать 30 витков, провод — ПЭЛ диаметром 0,35 — 0,5. Ферритовые кольца можно заменить «биноклем» или ферритовыми бочонками от провода для монитора. Разница в характеристиках этих вариантов трансформатора будет незначительная.

вариант с двумя «биноклями»	с использованием колец	с использованием «бочонков»

Резисторы R1 и R3 должны быть ровно 50 Ом, но такие номинала крайне сложно найти, поэтому вместо одного на 50 Ом можно ставить параллельно два резистора по 100 Ом. Если у вас используется коаксиальный кабель и антенны с волновым сопротивлением 75 Ом, то R1 и R3 должны быть по 75 Ом.

Диоды Д9Б можно заменить диодами Д18 с лучшими показателями. Стабилитроны КС156 модно заменить на КС152 или 2С152, для микроконтроллера Ардуино такая замена будет лучше, но стабилитроны должны быть обязательно одинаковые.

Микросхема L7805CV — это стабилизатор напряжения на 5V, ее можно заменить любой подобной, например 142ЕН5.

Микроконтроллер Arduino Nano можно купить на AliExpress тут. Цена устройства — 250 р.

ЖК модуль LCD 1602 I2C можно купить на AliExpress тут. Цена индикатора — 171 р.

Цены указана на момент публикации этой статьи. Итого, если не считать работу и деталей, которые взяты из старой аппаратуры или своих коробок, то цена всего устройства получилась примерно 500 р. Для сравнения — готовый подобный КСВ-метр будет стоить от 5000 р.

КСВ-метр. Вид изнутри сверху.

Загрузка программы в Ардуино.

Загрузка программы в Ардуино или прошивка микроконтроллера выполняется из программы Arduino IDE. Это бесплатный компилятор, загрузчик прошивок в микроконтроллеры линейка Ардуино созданный на основе языка С++. Его нужно скачать из Интернета и установить на компьютер. При скачивании не забудьте выбрать вашу версию операционной системы. Установку рекомендую делать по умолчанию, тогда программа установится на системном диске в папку «Program Files (x86)» в папку «Arduino».

Архив с программой (прошивкой) для Ардуино можно скачать с моего сайта. Программа не сложная, кто хоть немного имел дело с языком программирования С++ быстро в ней разберется, там достаточно комментариев. В архиве еще есть библиотека для Ардуино, она обеспечивает работу микроконтроллера с ЖК-индикатором. Без этой библиотеки ЖК индикатор информацию показывать не будет.
Библиотека, т.е. папка LiquidCrystal_I2C со всем содержимым должна быть скопирована в каталог «libraries». См. рисунок ниже:

Теперь можно приступать к загрузке прошивки в Ардуино. Первое, что нужно, это соединить Блок Ардуино с компьютером при помощи кабеля «USB — Mini-USB». Может подойти кабель от старого сотового телефона. Чтобы быстрее понять как это делать посмотрите видео:

Настройка показаний КСВ-метра.

Все настройки нужно делать на диапазоне 20 М. Прежде всего нужно выставить показания выходной мощности (падающая волна) подстроечным резистором R5. Если у вас промышленный трансивер, то в нем установите выходную мощность, например 100 ватт, подключите вместо антенны эквивалент нагрузки 50 Ом, включите трансивер на передачу в режиме RTTY и резистором R5 выставите показания мощности КСВ-метра на значение 100. Резистор R6 поставить в такое же положение как и R5. С нагрузкой в 50 Ом КСВ должно быть равно 1. Подстроечником R6 устанавливаем показания уровня КСВ. Откорректируйте резистором R6 показание КСВ прибора на нагрузке 100 Ом, оно должно быть равно 2, на нагрузке 150 Ом КСВ должно быть равно 3.

Как альтернативный вариант, установку показания мощности можно сделать при помощи промышленного (фирменного) КСВ-метра.

Эти способы не гарантируют абсолютно точной настройки прибора. Если, при использовании киловаттного ПА, вам не нужно знать выходную мощность с точностью до 1 ватта то на этом настройку КСВ-метра можно закончить. Более точную настройку нужно делать измерением выходного сигнала ВЧ вольтметром и расчетом значения.

КСВ-метр достаточно долго использовалась с трансиверами Icom IC-706MKII и ПА с выходной мощностью 750 ватт. При выходной мощности 750 ватт начинал греться ферритовый «бинокль» в ВЧ трансформаторах. После замены маломощного «бинокля» на ферритовые кольца эта проблема исчезла, но пришлось повторно регулировать показания резисторами R5 и R6.

Обновления прошивки Ардуино будет выкладываться в обсуждениях.

Есть вопросы или предложения? Пишите в обсуждениях ниже.

Чтобы добавить комментарий к статье можно авторизоваться как «Гость»

Дата позывной	Логин или позывной	Комментарий
2024-03-03 18:53:39	R7YZ Александр	Hello. There is an English version on the site. Look carefully, at the top, on the right there are 2 small icons — the flag of Russia and the flag of England. This is the switch to Russian or English.
2024-03-02 12:22:48	Гость	Good day to you, Very nice sketch — nice and short. I cannot translate your comments to English in the sketch, do you have an English Version? I would help me very much. Sorry to be a nuisance.
2024-02-27 07:56:18	Гость	Здравствуйте. Спасибо большое. 3-я библиотека подошла, все заработало! Приятно иметь дело с вами. Удачи!
2024-02-25 19:52:37	R7YZ Александр	Я отправил вам 3 варианта библиотек для ЖК-индикатора, один должен подойти.
2024-02-23 19:02:42	R7YZ Александр	Здравствуйте. Возможно у вас не подходит библиотека LiquidCrystal_I2C для ЖК-индикатора. На Алишке ЖК-индикаторы постоянно изменяются, мне нужно точно знать его марку. В заказе она указывается, пришлите мне ссылку на заказанный вами блок. Я попробую найти библиотеку для него. И еще вопрос, вы в Ардуино программу без ошибок загрузили?
2024-02-23 16:56:18	Гость	Здравствуйте. Что-то пошло не так. по вашей ссылке купил дисплей. Вашей заставки нет. В начале появляется R в первой строке потом w во второй. Потом в первой показания р и s.
2024-02-01 22:09:56	R7YZ Александр	Чему равна чувствительность в милливольтах сказать не могу. Измерительными приборами не проверял, но во время настройки прибора было хорошо видно что высокая. Ползунки подстроечных резисторов R5 и R6, при нормальных показаниях КСВ-метра и выходной мощности трансивера 50 Ватт, находятся в положении очень близком к массе.
2024-02-01 19:50:23	Гость	Стрелочного. Прошу прощения.
2024-02-01 19:48:13	Гость	Подскажите, какая чувствительность у контроллера? Хочу использовать детектор от заводского КСВ Мощеметра.
2024-01-29 10:15:03	R7YZ Александр	Вы некорректно задали вопрос, что значит «. с библиотеки данные на дисплей. «? Возможно, вы не поняли что куда устанавливать. Внимательно прочтите инструкцию. И да, без установки библиотеки вы не сможете загрузить скеч в Ардуино. Система будет выдавать ошибку. Если остались вопросы, свяжитесь со мной по эл. почте или телефону. Так помогу быстрее.
2024-01-28 17:06:10	R6DPJ Эдуард	Сначала нужно установить с библиотеки данные на дисплей, а потом саму программу swr метра на ардуино?
2024-01-26 16:56:55	Гость	Большое спасибо автору, за оказанную, своевременную помощь, устройство работает как в описании.
2023-12-03 17:24:17	R7YZ Александр	да, пишите на iwak@mail.ru я всегда отвечаю.
2023-12-03 13:32:51	Гость	Здравствуйте.Есть возможность поговорить с вами по электронной почте?
2023-11-23 17:35:59	Гость	Да , не правильно подключил выводы А4 и А5 ! Большое вам спасибо , всё работает .
2023-11-23 16:20:12	R7YZ Александр	Здравствуйте. В этой статье, на самом первом фото «морды» прибора индикатор показывает сообщение о том, что стоит режим приемо, Р=0 или не подключена антенна (естественно по АНГЛИЙСКИ). этот текст должен быть даже если не подключен сам датчик КСВ-метра, т.е. контакты на входы А2 и А3. И если сам индикатор такой, как в статье LCD 1602 I2C, то ищите ошибки в монтаже или проверяйте напряжения питания.
2023-11-22 22:27:07	Гость	Здравствуйте . У меня на экране высвечиваются только кубики , регулировка контрастности не помогает .Пробовал несколько раз пере прошивать и менять Ардуино .На вход а2 иа3 ничего не подключал ,может нужно допаять элементы по входам ? С уважением Виктор .
2023-11-20 20:44:42	R7YZ Александр	Здравствуйте. 1. Я не пробовал делать на ATmega128, но думаю, что возможно и на нем. Только нужно будет скеч доработать. Пробуйте. 2. По поводу трансформатора, количество витков вычитано в статьях «коллективного разума», опробовано и подобрано эмпирическим путем.
2023-11-19 09:06:37	Гость	Добрдень всем паяющим! Несколько вопросов 1.обязательно ли ардуино на 328меге или можно на 128 или 8? кОличество витков указано 10 для мощности до 100Вт а для 1000Вт 30? Может наоборот?Заранее спасибо!
2023-11-12 21:32:58	R7YZ Александр	ссылку на индикатор я обновил, к индикатору дополнительно брать ни чего не нужно, если взять именно этот вариант с блоком I2C. Скеч открытый, если хоть немного программировали то разберетесь, что и где нужно поменять. В данный момент в нижней строке простой индикатор мощности, но можно поменять на что-то другое. А вот на счет кирилицы я не помню, есть ли они в библиотеке индикатора. В принципе, если в той, что я использовал нет, то можно погуглить, может и найдется.

ПОМОГИ ПРОЕКТУ ₽ $

Впишите любую сумму, выберите более удобный способ оплаты (ЮMoney, VISA/MasterCard или сотовый телефон) и нажмите на кнопку «Оплатить». Деньги пойдут на развитие проекта.

Простой мостовой КСВ-метр

Поговорили мы на предыдущей странице про коэффициент стоячей волны и его влияние на потери, побалагурили, покурили, день прошёл, как не было, а вопрос с измерителем КСВ так и остался открытым.
А поскольку КСВ является важнейшим параметром согласования приёмных и передающих устройств, то, хочешь не хочешь, а придётся поднапрячься и отработать несколько человеко-часов, упражняясь в изготовлении измерительного прибора.
Чтобы не закружилась голова, и не перенапряглись мышцы, остановим своё внимание на самом простом, но далеко не самом плохом типе измерителей – мостовом КСВ-метре.

Рис.1 Схема простого мостового КСВ-метра

Несмотря на внешнюю простоту, схема, приведённая на рисунке – это вполне себе работоспособная классика жанра, описанная в большом количестве авторитетных источников.
Наиболее подробно, на мой взгляд, суть этой конструкции раскрыл уважаемый автор многотомника «Антенны КВ и УКВ» И.В. Гончаренко. Процитирую часть раздела, посвящённого КСВ-метрам из 2-го тома упомянутого источника:

3.2.9.2. Мостовой КСВ-метр.

Мостовой КСВ-метр известен очень давно. Когда я попытался найти его изобретателя (хотел сослаться точно – уж больно красивая идея), то ничего из этой затеи не вышло. Упоминаний много (первые относятся к 30-м годам прошлого века), но вот кто до этого додумался, обнаружить не удалось. А жаль, прибор-то хорош.

Его достоинства:
• Независимость выходных сигналов от частоты.
• Чрезвычайно широкий рабочий диапазон частот. Отношение Fmax/Fmin легко достигает нескольких сотен при весьма скромных конструктивных требованиях.
• Возможность работы при малых (единицы вольт) уровнях сигнала передатчика.

Недостатки:
• Высокое затухание, вносимое в линию и связанная с этим невозможность работать при большой мощности.
• Подвержен влиянию наводок, принятых измеряемой антенной.

Для настройки антенн такой прибор является лучшим решением. Но он совершенно непригоден для текущего контроля антенн во время работы передатчика.

Схема мостового КСВ-метра показана на Рис. 1 .
При указанных номиналах он рассчитан на работу в линии 50 Ом в полосе 1,5…430 МГц.
Основой прибора является мост R1-R2-R3-Za, где Za – волновое сопротивление антенны.
Детектор на VD1 измеряет половину входного сигнала детектор на VD2 (включенный в диагональ моста) – сигнал разбаланса моста, пропорциональный Uотр.
Чтобы понять, как работает этот прибор, рассмотрим несколько примеров. Считаем, что на входе КСВ-метра ВЧ напряжение амплитудой 10 В.

1. Za = 50 Ом. На диоде VD1 5 В (1/2 от входного напряжения с делителя R2, R3) и Uпад = 5 В (считаем, что диоды германиевые, или Шоттки, с очень малым прямым напряжением). На антенне тоже 5 В (Za = R1). На обоих выводах VD2 равные и синфазные напряжения, значит на диоде напряжения нет и Uотр = 0 В. По формуле КСВ = (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр) = 1, что и есть на самом деле.
На резисторах R1-R3 рассеивается 75% мощности передатчика. Именно поэтому мостовой КСВ-метр пригоден только для измерений и настройки, но не при работе передатчика на антенну.

2. Za = 0 Ом. Короткое замыкание. Ясно, что реальный КСВ при этом равен бесконечности. На VD1 все те же 5 В и Uпад= 5 В. На антенне 0В (КЗ в нагрузке). На аноде VD2 5 В ВЧ, на катоде ВЧ нет. Значит, на диоде VD2 есть ВЧ (5 — 0) = 5 В. Uотр = 5 В. По формуле КСВ = (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр) измеренный КСВ равен бесконечности.

3. Za равен бесконечности. Обрыв. Реальный КСВ тоже равен бесконечности. На VD1 все те же 5 В и Uпад= 5 В. На антенне все те же входные 10 В. На аноде VD2 те же 5 В ВЧ, на катоде 10. Значит, на диоде VD2 есть ВЧ (10 — 5) = 5 В. Uотp= 5 В. По формуле КСВ = (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр) измеренный КСВ равен бесконечности.

4. Za = 25 Ом. Реальный КСВ = 2.
На VD1 неизменные 5 В и Uпад = 5 В. На антенне 1/3 от входного напряжения (делитель Za/(R1 +Za) = 25/(50 + 25) =1/3), т.е. 3,33 В. На аноде VD2 конечно же 5В ВЧ, на катоде 3,33. Значит, на диоде есть ВЧ (5 — 3,33) = 1,66 В. Uотp = 1,66 В. По формуле КСВ = (Uпад+Uотр)/(Uпад-Uотр), измеренный КСВ = (5 + 1,66)/(5 — 1,66) = 2.

5. Zа = -j50 Ом. Конденсатор. Реальный КСВ равен бесконечности, поскольку нет активной мощности в нагрузке. Uпад = 5 В. На антенне-конденсаторе напряжение 7,06 В (простая задачка на построение векторной диаграммы цепи, решению которой тут не место, иначе мы никогда не выберемся из этого параграфа). На аноде VD2 конечно же 5 В (с фазой 0°) на катоде 7,06 В с фазой 45° (из того же ответа той же задачки). Напряжение на VD2 есть векторная разность, в данном случае равная = 5 В. Т.е. Uотр = 5 В и измеренный КСВ — бесконечность.

Таким образом, при любой нагрузке, активной и реактивной, мостовой КСВ-метр измеряет правильно. Дополнительным полезным свойством такого КСВ-метра является то, что при любом значении Za передатчик “видит” почти чисто активную нагрузку (R2 + R3 включены постоянно), и КСВ по входу (не путать с измеряемым КСВ антенны!) не превышает 2.
Это важно при работе с генераторами, чувствительными к импедансу нагрузки.

В принципе, при хороших детекторных диодах мостовой КСВ-метр может работать при напряжениях на входе всего 1…2 В. Но при измерениях антенн надо иметь в виду, что принятый ими из эфира сигнал искажает показания прибора. А сигнал на длинных проволочных KB антеннах может достигать нескольких сотен милливольт. Поэтому желательно иметь сигнал на входе прибора 5. 15 В и по возможности не измерять НЧ антенны вечером и ночью, когда уровень принимаемых ими сигналов максимален.

Конструкция прибора в точности соответствует принципиальной схеме. КСВ-метр размещается в маленькой экранированной коробочке с двумя ВЧ разъемами, стоящими настолько близко друг к другу лишь бы между ними размещался R1. Резисторы R1-R3 должны быть безындуктивными, с мощностью 0,5. 1 Вт. Удобно сделать их параллельным включением двух по 100 Ом (при этом дополнительно снизится паразитная индуктивность). Все выводы деталей должны быть минимальной длинны, по возможности хорошо бы применить SMD компоненты.

Настройка прибора не требуется. При резисторах МЛТ, конденсаторах КМ и диодах 1N34 (все с выводами 2. 3 мм), в корпусе 25x25x25 мм КСВ метр, показанный на Рис.1 работает в полосе 1.5. 430 МГц. Fmin зависит лишь от С1-С4, при их емкости 0,047 мкФ можно работать даже на 136 КГц. Fmax зависит лишь от качества компонентов и монтажа, и при SMD компонентах и СВЧ диодах мостовые КСВ-метры по схеме Рис.1 выпускаются до 5 ГГц.

При измерениях КСВ относительно иного, чем 50 Ом сопротивления, соответственно меняются номиналы R1-R3.

Всё доходчиво, понятно, и добавить вроде бы нечего, если бы не маленькое «но».

Сигнал на входе прибора 5. 15 В — не является проблемой, если он поступает с выхода передатчика мощностью 0,2 — 2Вт. При более высоких амплитудах следует увеличивать мощность входящих в состав КСВ-метра резисторов, либо понижать сигнал посредством аттенюатора.
А что делать, если мы настраиваем приёмную антенну, а в хозяйстве не затерялось ничего, кроме ВЧ генератора с выходной амплитудой, не превышающей 1 В?

Ответ на этот насущный вопрос можно найти в научно-популярном издании «Радиоежегодник» 1983 года издания.

Хорошо известно, что шкала простого ВЧ вольтметра, состоящего из полупроводникового диода и микроамперметра с добавочным резистором, существенно нелинейна при небольших (менее 2 В) уровнях ВЧ напряжения. Иными словами, такой ВЧ вольтметр нуждается в калибровке (причем на нескольких пределах измерения!), что далеко не всегда можно выполнить в радиолюбительских условиях. Здесь, однако, выручает одно обстоятельство.

Исследование простых ВЧ вольтметров, выполненных на германиевых диодах серий Д2, Д9, Д18, Д20, Д310, Д311, Д312, ГД402, ГД507 и ГД508 с различными буквенными индексами, показали, что некоторые характеристики подобных вольтметров очень близки друг к другу. Так, если в КСВ-метре используется микроамперметр с током полного отклонения 50. 200 мкА, а добавочный резистор R6 такой, что вместе с прибором Р образует вольтметр постоянного тока на напряжение 1. 2 В (некритично), то показания ВЧ вольтметра N на упомянутых диодах будут связаны с амплитудой высокочастотного напряжения Uвч простым соотношением:

Это дает возможность не калибровать шкалу КСВ-метра по образцовому прибору, а получить ее расчетным путем. Если пользоваться линейной шкалой вольтметра, то формула для нахождения КСВ приобретает следующий вид:

Эффективность выпрямления ВЧ напряжения зависит от типа использованного в КСВ-метре диода. Для диодов типа Д2, Д9, Д310, Д312 частотная зависимость показаний вольтметра начинает проявляться уже на частотах 2. 5 МГц, а на частоте 30 МГц эффективность выпрямления падает примерно в два раза по сравнению с низкими частотами (~ 1 МГц).

Заметно лучшие частотные характеристики имеют диоды Д18, Д20, Д311, ГД402 и ГД507 — у них частотная зависимость начинает проявляться на частотах 10. 20 МГц. Наилучшими для КСВ-метра являются диоды ГД508: у выполненных на их основе ВЧ вольтметров эффективность выпрямления остается постоянной вплоть до частоты 30 МГц.

Заметим, кстати, что в КСВ-метрах нельзя использовать кремниевые диоды, так как они практически на выпрямляют ВЧ напряжения при амплитудах сигнала меньше 0,6. 0,7 В. КСВ-метр с такими диодами будет заметно «улучшать» малые значения коэффициента стоячей волны.

Если КСВ-метр необходим от случая к случаю и не предполагается к частому использованию, то я не вижу особых поводов заморачиваться встраиванием внутрь прибора измерительной головки. Прекрасно можно обойтись без этого и произвести измерения, подключив к измерителю обычный аналоговый или цифровой мультиметр, по-любому имеющийся у каждого радиолюбителя.
А чтобы не тужиться при проведении расчётов (особенно в случаях низких амплитуд) приведу простой калькулятор, позволяющий перевести измеренные напряжения Uпад и Uотр в КСВ.

При вводе не ошибайтесь – амплитуда Uотр не может быть больше Uпад.

Записки программиста

Существует несколько схем для измерения КСВ и мощности на КВ. Наиболее популярной является мост Брюне (Bruene bridge) и его модификации. Вы найдете эту схему в большинстве КВ трансиверов, усилителей, антенных тюнеров и КСВ/ваттметров.

Схема описана в статье An Inside Picture of Directional Wattmeters [PDF] за авторством Warren B. Bruene, WØTTK, опубликованной в журнале QST за апрель 1959-го года. В радиолюбительской литературе можно найти много вариаций данной схемы. Мне приглянулась иллюстрация из книги W1FB’s Antenna Notebook:

Схема та же, что в оригинальной статье, но с указанием конкретных номиналов компонентов, способа изготовления устройства и его настройки. T1 представляет собой 35 витков тонкого эмалированного провода на кольце T68-2. В это кольцо продевается отрезок коаксиального кабеля. Оплетка кабеля заземляется с одного конца. Такая конструкция работает, как повышающий трансформатор, где жила кабеля является одном витком первичной обмотки, а 35 витков провода — вторичной обмоткой. Оплетка кабеля тоже является обмоткой трансформатора, но не используется в этой роли. Она нужна для экранирования жилы кабеля, чтобы сигнал не наводился на окружающие компоненты.

Принцип работы схемы доступно объяснен Брюне:

Направленный ответвитель способен измерять либо прямую, либо отраженную часть сигнала, благодаря тому, что в отраженном сигнале напряжение и ток находятся в противофазе, тогда как в прямом сигнале они синфазны. Небольшое напряжение, полученное из тока в линии, складывается с образцом напряжения на линии. Если два образца имеют верное отношение амплитуд, отраженные компоненты гасят друг друга. В итоге сумма соответствует только прямому сигналу. Если же сдвинуть фазу измеряемого тока на 180°, гасить друг друга будут прямые компоненты, а сумма соответствовать отраженному сигналу.

Напряжение на линии измеряется емкостными делителями C1-C3 и C2-C4. Ток берется с T1 и переводится в напряжение с помощью D1-C3 и D2-C4, по тому же принципу, как ранее мы это делали в индикаторе напряженности поля. От того, с какой стороны T1 берется ток, зависит составит сдвиг фазы 0° или 180°. За регулировку амплитуды отвечают С1 и C2.

В моем исполнении устройство получилось таким:

Вид с обратной стороны:

Здесь использована советская измерительная головка М4248 производства 1989-го года на 100 мА. На Avito такие продают по цене ~2$/шт. Диодов 1N914, слюдяных конденсаторов (на схеме S.M. означает silver mica) и катушек индуктивности на 500 мкГн не нашлось. Вместо них использованы диоды 1N4148, керамические NP0 конденсаторы и катушки на 560 мкГн. Подстроечные конденсаторы C1 и C2 были использованы на 2-7 пФ, Murata TZ03Z070E169. Чем меньше минимальная емкость этих конденсаторов, тем лучше. Вместо резисторов на 10 Ом были использованы два резистора 22 Ом 1%, соединенных параллельно. В книге W1FB’s Antenna Notebook сообщается, что резисторы должны быть на 0.5 Вт и подобраны по одинаковому сопротивлению. Брюне пишет, что подойдут резисторы номиналом от 10 до 50 Ом. Цепь должна быть выполнена симметрично, все соединения должны быть как можно короче.

Настройка осуществляется на 14 МГц при мощности 50 Вт. Порядок настройки:

1. Подключаем трансивер к J1, эквивалент нагрузки к J2;
2. S1 ставим в положение FWD, R1 выкручиваем в минимальную чувствительность;
3. Подаем несущую и регулируем R1 так, чтобы измерительная головка показывала полную шкалу. Если чувствительности не хватает, ее следует увеличить, подкрутив C2;
4. Переключаем S1 в положение REF. Подаем несущую. Подстраиваем С1, чтобы стрелка ушла в ноль;
5. Меняем трансивер и эквивалент нагрузки местами. Трансивер подключаем к J2, а эквивалент нагрузки к J1;
6. Переключаем S1 в положение FWD. Подаем несущую. Подстраиваем C2, чтобы стрелка ушла в ноль;
7. Переключаем S1 в положение REF. Подаем несущую. Подстраиваем C1 так, чтобы измерительная головка показывала полную шкалу;
8. Повторяем шаги 1-7 до тех пор, пока процесс не сойдется. C1 и С2 не должны нуждаться в настройке ни на одном из шагов;
9. Примите поздравления, мост сбалансирован!

Проверка осуществляется так:

1. Подключаем трансивер к J1, эквивалент нагрузки к J2;
2. Мощность трансивера выставляем в 50 Вт;
3. Регулируем R1 так, чтобы прибор показывал полную шкалу в положении FWD на 14 МГц;
4. Меняем диапазоны. Для каждого диапазона прибор должен показывать полную шкалу в положении FWD и ноль в положении REF. Допускается погрешность в ± одно деление. R1 не должен нуждаться в настройке при смене диапазона;
5. Заменяем эквивалент нагрузки на 25 или 100 Ом. Подаем несущую для каждого из диапазонов. В положении REF прибор должен показывать примерно 1/3 шкалы;
6. Повторяем шаги 3-5 для мощности 35 Вт и 100 Вт;
7. Проверка пройдена!

Нагрузка на 25 или 100 Ом соответствует случаю КСВ 2. Спрашивается, почему в этом случае прибор показывает именно 1/3 шкалы? Ответ содержится в статье Брюне. Дело в том, что шкала не линейная, а квадратичная. Если на шкале 100 делений и R1 отрегулирован так, что полная шкала соответствует 50 Вт, отраженные 5 Вт покажут:

>>> from math import sqrt
>>> 100*sqrt(5/50)
31.622776601683793

… примерно 1/3 шкалы. Здесь 5 Вт — это 10% мощности, что по определению:

>>> Pf = 50
>>> Pr = 5
>>> SWR = (1+sqrt(Pr/Pf))/(1-sqrt(Pr/Pf))
>>> SWR
1.924950591148529

… соответствует примерно КСВ 2. Из аналогичных расчетов получаем, что половина шкалы соответствует КСВ 3. Легко запомнить — если в положении REF прибор показывает половину шкалы или меньше, значит можно работать. Имея разборную измерительную головку, можно даже нарисовать шкалу с мощностью и КСВ.

Работа прибора почти не зависит от частоты, что очень хорошо. Но она зависит от мощности. Настроить схему так, чтобы она одинаково хорошо работала от 5 до 100 Вт, не представляется возможным. Брюне поясняет, что причина заключается в нелинейной вольт-амперной характеристике диодов. Это ограничение можно обойти, сделав схему переключаемой, либо применив микроконтроллер с АЦП. Также оно не вызывает проблем, если вы делаете КСВ-метр для трансивера или усилителя на фиксированную мощность.

Вы можете прислать свой комментарий мне на почту, или воспользоваться комментариями в Telegram-группе.

КСВ-метр на 430 Мгц своими руками. Кто нибудь делал ?

А то схем в сети достаточно много, поэтому интересно стало.

Всё будет определяться уровнем рабочей мощности. Если делать ватт от 5-20 проходящей, то амплитуда отражённой волны будет достаточна для простой схемы индикации. Для калибровки нужен безиндуктивный резистор (нагрузка) с КСВ, стремящимся к нулю и мощностью не менее проходящей для калибровки. На меньших мощностях будут проблемы с усилением отражённой волны. И при требовании относительно небольшой неоднородности по диапазону полоса будет достаточно узкая без перекалибровки.

Всё будет определяться уровнем рабочей мощности.

Хотелось бы от 2 ватт. Может подскажите схемку, на Ваш взгляд более-менее сносную ?

Дмитрий М: Для калибровки нужен безиндуктивный резистор (нагрузка) с КСВ, стремящимся к нулю и мощностью не менее проходящей для калибровки

КСВ к нулю стремиться никак не может однако

Ну да. КСВ = 1/КБВ. При условии идеального согласования КСВ = КБВ = 1. При условии полного рассогласования (режим стоячих волн) КБВ = 0, а КСВ = бесконечности.
По-моему, вроде эти термины используются только у нас в станах бывш. СССР. В зарубежной литературе я что-то их не встречал.

Я в своё время делал КСВ метр по схеме из журнала «Радио» — там использовалась полосковая линия, вытравленная на фольгированном текстолите.
Название статьи и год не помню, примерно, начиная с 1980. Единственно, что могу добавить — описывался вариант на 144 Мгц, и были даны размеры платы на 430 Мгц.

Две конструкции измерителей КСВ, первая на КВ диапазон, вторая на УКВ вплоть до частот 1 ГГц:
http://rf.atnn.ru/s1/ksv-m.htm
http://rf.atnn.ru/s4/izm-x4o.html

Zandy: По-моему, вроде эти термины используются только у нас в станах бывш. СССР. В зарубежной литературе я что-то их не встречал.
Интересно, как выражается этот параметр за рубежом? Может в процентах, уровень отраженной относительно уровня падающей волны? Тогда бы 0% — это идеальное согласование, 100% — полное рассогласование, всё просто и понятно. А как там отраженный сигнал складывается с падающим, образуя стоячие волны — это уже другой вопрос.

На забугорных сайтах встречал термин — SWR — standing wave ratio.

alder: Интересно, как выражается этот параметр за рубежом?

Так и выражается — SWR (Standing wave ratio) — коэффициент стоячей волны по русски Тут интересный прибор увидел — с двустрелочным индикатотом. Правая стрелка показывает уровень прямой волны, левая — отраженной, а точка пересечения стрелок — КСВ.

slava2005
Хотелось бы от 2 ватт. Может подскажите схемку, на Ваш взгляд более-менее сносную ?

Все зависит от того, какую точность измерения Вы хотите получить от данного прибора. Если, скажем, хотите уверенно различать между собой значения КСВ 1,05 и 1,06, дело плохо, потребуется делать усилитель для отраженной волны, как-то калибровать его.
Если же цель — не измерения как таковые, а настройка фидерного тракта и антенны, то все гораздо лучше, так как уже очень небольшая мощность отраженной волны может быть зафиксирована микроамперметром с СВЧ диодом, а целью настройки будет ее минимизировать, а не точно измерить.

Собственно, в не очень давние времена был распространен прибор, называвшийся не «измеритель КСВ», а «УКВ рефлектометр», который был предназначен лишь для оценки/измерения мощности отраженной волны.

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.