r3i.ru

Форум радиолюбителей Тверской области
Сайт R3I.RU
Сайт R3I.QRZ.RU
Текущее время: Чт мар 28, 2024 12:22 pm

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Как «Правильно» измерять антенны для УКВ раций
СообщениеДобавлено: Пн ноя 23, 2020 12:43 am 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Как «Правильно» измерять параметры антенн для портативных УКВ радиостанций.
Предисловие
В сети огромное количество материалов, статей и видео на которых измеряют параметры антенн для портативных VHF/UHF радиостанций, сравнивают их, советуют и рекомендуют антенны и так далее, но к сожалению большая их часть абсолютно не соответствует действительности. Только малая часть результатов измерений может претендовать на достоверность, причем в основном эти результаты на форумах, а не в статьях, обзорах и видео. Открываешь YouTube начинаешь смотреть видео, вроде все красиво, солидно, с хорошим прибором, выглядит достоверно, а по сути – ничего общего с реальность. Как же надоели эти «одаренные» блогеры, а ведь современная молодёжь именно у них и учиться, по «YouTube», книжки нынче не в моде. Попробуем разобраться с тем, как же корректно измерить параметры антенны для рации. Думаю, этот материал будет особенно востребован начинающими радиолюбителями.
Ошибки при измерениях
Что такое измерить параметры антенны «Правильно»? Рассмотрим настройку КВ антенн – установили, подняли на рабочую высоту, измерили, подстроили, повторили. И вроде как все согласны, что нужно измерять на рабочей высоте и в месте установки. А вот с антеннами для портативных раций дело обстоит совсем иначе. Почему-то все забывают, что антенну нужно измерять при таком положении в пространстве, при каком она будет работать, включая окружающие объекты.
Рассмотрим основные ошибки, допущенные в обзорах и видео с конкретными примерами. Для этого делаем простую антенну – ¼ на частоту 435МГц и настроем ее как положено (все измерения проводились при одинаковом положении в пространстве). Сама антенна не для практического применения – просто образец для испытаний. Обратите внимание, на графике показаны значения активной и реактивной частей импеданса и КСВ. Внизу численные значения в том месте, где расположен курсор.
Вложение:
.jpg
.jpg [ 171.55 Кб | Просмотров: 10219 ]

1. Прикручивают антенну к антенному анализатору (АА) и считают, то антенна будет себя вести на рации точно так же как на анализаторе, а это совсем не так. Антенный анализатор имеет совсем другие габариты и держат его по-другому, а ведь рука, держащая рацию, является тоже частью антенной системы, а именно противовесом. Некоторые предлагают прикручивать противовес в виде провода к анализатору – сомнительное решение. Картинка 1 – держимся рукой за разъем АА, картинка 2 – держимся за середину анализатора, 3 – за низ. Прибор при всех измерениях не калиброван.
Вложение:
dfvbjkhg.jpg
dfvbjkhg.jpg [ 204.59 Кб | Просмотров: 10204 ]

Разница видна не вооруженным глазом – влияет все, и достаточно сильно.
2. Антенна рации находиться или около головы корреспондента, или на плечевом ремне, или в нагрудном кармане, или где-то еще. В общем нужно определиться, как вы будете использовать рацию, исходя их этого выбора делать настройку и использовать ее именно таким образом. Для себя я выбрал вариант «перед лицом», таким образом голова оказывается в ближней зоне антенны и очень сильно на нее влияет. Бывает рации держат по-разному, сейчас так, потом иначе, забывая, что антенна при этом тоже меняется. Соответственно измерения с помощью АА на столе – измерение где-то и чего-то, но не того, что будет с антенной при работе на рации. Приходят в магазин с АА и давай антенны выбирать – такой метод годиться только чтобы откинуть откровенный брак, который вообще нигде не резонирует.
Рассмотрим несколько вариантов. Тусклым цветом показаны графики при измерении перед лицом, именно под него и настраивалась антенна, а ярко – результат в указанной позиции. Обратите внимание на смещение резонансной частоты.
Вложение:
10sm.png
10sm.png [ 116.6 Кб | Просмотров: 10213 ]

Вариант 10 см от лица.
Вложение:
plecho.png
plecho.png [ 112.96 Кб | Просмотров: 10220 ]

Вариант крепления на плече.
Вложение:
stol.png
stol.png [ 116.4 Кб | Просмотров: 10216 ]

Рация стоит на столе.
КСВ конечно остается «приемлемым» для передающего тракта, но резонанс смещается и достаточно сильно. Это еще антенна относительно «широкополосная», с узкой полосой приемлемого КСВ уже не будет.
3. Измеряют только КСВ антенны. А ведь резонанс не определяется минимумом КСВ. Резонансная частота может совпадать с КСВ, но это частные случаи. ("Резонансная частота - это та частота, где реактивность (реактивное сопротивление) равна нулю, или близка к этому значению. Самый малый КСВ часто не в точке меньшей реактивности или на частоте резонанса. Это происходит из-за того, что в точке, где реактивность равна нулю (резонанс), активное (резистивное) сопротивление не равно требуемому, например, 50 Ом (т.е. имеется рассогласование)"). КСВ конечно важен, но, если смотреть только на КСВ – идеальная антенна – резистор. Поэтому важно смотреть и на резонанс, и на КСВ, если хотите, чтобы антенна действительно хорошо работала.
Вложение:
swrires.png
swrires.png [ 109.33 Кб | Просмотров: 10218 ]

Вот один из примеров, и не самый яркий. Разница между минимумом КСВ и резонансом – 8МГц.
4. Антенну прикручивают через переходник к анализатору или через несколько переходников, и даже не проводят калибровку, а ведь переходник имеет длину в 3 см, а то и больше и оказывает сильное влияние на измерения. Да и вообще, АА положено калибровать! Это не КВ где иногда допустимо пренебрегать калибровкой.
Вложение:
calll.jpg
calll.jpg [ 239.37 Кб | Просмотров: 10151 ]

Насколько сильно изменились графики сопротивления.
5. Измерения производят при помощи КСВ метра, при этом антенну прикручивают к измерителю КСВ, к нему же через кабель – рацию. Не о какой корректности говорить не приходиться. Антенну нужно настраивать антенным анализатором и делать это правильно.
На форумах иногда встречаются описания корректных измерений с применением так называемых «муляжей» раций, но не часто и не в виде статей видео. Так что попробуем аккумулировать всю информацию воедино, хотя ничего нового здесь не будет.

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Как «Правильно» измерять антенны для УКВ раций
СообщениеДобавлено: Пн ноя 23, 2020 12:48 am 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Изготовление муляжа рации
Итак – для корректного измерения антенн нам нужен «муляж» рации. Это тушка от рации, на которую в штатное гнездо вкручивается антенна и коаксиальным кабелем подключается к АА. Муляж мы будем держать так, как будто мы пользуемся рацией. Т.е. максимально учтем влияние на антенну корпуса рации, руки, головы, тела оператора. Подробнее об этом в методике измерений. Конечно рации отличаются корпусами, но не столь глобально, различия вполне компенсирует калибровка.
Для тушки мною была использована китайский Кенвуд “TK-F6” в «полудохлом» состоянии - регулятор громкости хрипит, энкодер «глючит», антенное гнездо отпаялось, аккумуляторы дохлые. Кстати, откручивание винтов у антенного разъема и как следствие его отваливание от платы – очень частая проблема на китайских станциях, что сильно ухудшает прием и передачу, а потом и приводит к выходу из строя выходного каскада.
Разбираем – тут пояснять нечего, все рации плюс минус разбираются одинаково. Смотрим, как лучше протащить провод к низу рации. Мне для этого потребовалось удалить стенку перегородки. Удаляем элементы вокруг антенного гнезда. Отрезаем скальпелем дорожки от точки запайки антенного разъема, затем прогреваем их паяльником, чтобы они отвались от платы. Получаем только контактную площадку для запайки центральной жилы антенного разъема.
Прокладываем кабель, прикручиваем плату к шасси. Длину кабеля удобно брать около 70 см, так чтобы можно было отодвинуться от АА и поднести муляж к голове. Кабель лучше использовать RG-316, можно конечно поставить RG-174, но параметры у него заметно хуже. (Настоятельно рекомендую после покупки все коаксиальные кабели проверять антенным анализатором – левака очень много, так, например, RG-58A/U из нескольких магазинов в Твери оказался с очень некачественной оплеткой и волновым сопротивлением 66 Ом, вместо заявленных 50 с отклонением в 2 процента.).
Антенное гнездо нужно прикрутить как следует, а винты потом можно застопорить лаком или краской, чтобы не раскрутились. Припаиваем кабель максимально аккуратно с минимальными длинами, а место пайки покрываем лаком, только не абы каким, а для этого предназначенным, например, PLASTIK 71.
Вложение:
cabel.jpg
cabel.jpg [ 288.88 Кб | Просмотров: 10185 ]

Собираем все воедино. На кабель надеваем ферритовую трубочку, чтобы оплетка кабеля не служила противовесом, поскольку противовес для антенны - это корпус станции и рука оператора, ведь на рабочей станции такого провода не будет. Заделываем разъем для подключения к АА.
Вложение:
mulaz.jpg
mulaz.jpg [ 208.99 Кб | Просмотров: 10193 ]

На все про все не спеша 20 минут. Муляж готов, но это только 10 процентов- осталось правильно измерять.
Об инструментах для измерений
Сначала переделимся, чем будем проводить измерения - только антенным анализатором или векторным анализатором цепей. Приборы конечно не дешевые, но очень нужные. К тому же многие позволяют измерять не только антенны, но и многое другое. К примеру…
NanoVNA – двух портовый векторный анализатор цепей, доступен в разных вариациях и версиях за вполне разумные деньги.
RigExpert AA*** - Хорошие, но не дешевые приборы.
OSA103mini – многофункциональный прибор, в том числе работающий в режиме АА, в средней ценовой категории.
Выбор АА – отдельная большая тема, тут уже кому что требуется, для каких задач и на какой бюджет. Информации в сети много.
В моем распоряжении есть два прибора АА-600 и OSA103mini с модулем 6G и измерительным мостом до 6.2ГГц. ими и буду пользоваться. Забегая вперед, скажу. Что результаты измерений на обоих приборах одинаковые, совпадают очень близко. АА-600 - портативный, а оса более информативная, удобная, функциональная, но речь не об этом.
Для получения корректных результатов нужно выполнять калибровку, иначе все бессмысленно. Калибровка делается по методу OSL (Open-Short-Load). По порядку получат данные с разомкнутым концом, с замкнутым накоротко концом и с нагрузкой 50 Ом. Очень важно иметь все три калибровочных нагрузки, причем эквиваленты замкнуто и разомкнуто тоже должны быть, это не КВ, тут отрезанный конец кабеля не будет являться эквивалентом разомкнуто! Купить качественный калибровочный комплект – сложно и дорого. Калибровочные комплекты есть на AliExpress, причем дешевые, но их качество иногда оставляет желать лучшего, как повезет. Готовые нагрузки на 50 ом за разумные деньги – тоже печальная история. Хоть и пишут, что чуть ли не до 6ГГц, а на деле на частоте 500МГц уже КСВ 1,2. Но не беда – качественные эквиваленты для калибровки можно легко сделать самому. Этот вариант многократно опробован многими людьми и результаты очень хорошие, даже на СВЧ.
Антенны бывают с разъемами двух видов – если планируется калибровать оба вида, придаться слетать два комплекта SMA разъемов. Берем разъемы для монтажа в плату двух видов. Важно чтобы они были одинаковыми между собой!
Откусываем все выводы, включая центральный. Аккуратно надфилем ровняем поверхность, не царапая диэлектрик. Чтобы ничего не торчало и очень тщательно удаляем все опилки.
Эквивалент «разомкнуто» готов. Для эквивалента «замкнуто» аккуратно заливаем припоем всю поверхность, замыкая центральную жилу на корпус. Флюс рекомендую использовать жидкую канифоль, луче водорастворимую.
Для эквивалента «50 Ом» нужны резисторы с номиналом 100 Ом размером 0603 с допуском 1%– они идеально подходят на такие разъемы. Из 20 штук отбираем пару, таким образом, чтобы сумма сопротивлений была 50,0 ом (цифра после запятой – 0). Аккуратно и симметрично припаиваем резисторы, положив их на диэлектрик, от центральной жилы к корпусу. Как следует проверяем все эквиваленты на чистоту, на разъемах не должно быть никакой грязи и флюса. Закрываем нагрузки термоусадкой, сплющивая ее, это позволит быстро отличать нагрузки и предохранит их от загрязнения.
Вложение:
ekw.jpg
ekw.jpg [ 283.92 Кб | Просмотров: 10105 ]

Методика измерений
1. Подкачаем муляж к АА.
2. Делаем OSL калибровку, согласно инструкции, на АА. Важно подключать эквиваленты непосредственно к антенному разъему муляжа.
3. Подключаем измеряемую антенну к муляжу.
4. Правильно держим рацию. Держим ее так, как будем держать при работе. Я держу ее строго вертикально перед собой. Центр рации на уровне губ, расстояние от губ до рации примерно 3 сантиметра. Следим за тем, чтобы ничего кроме вас и вашей головы вокруг антенны не было, хотя бы на расстоянии метра. Рацию удерживаем рукой так же как при работе с ней, обхватив и положив палец на кнопку PTT. Можно определить свой вариант, так как удобно, главное – всегда одинаково.
5. Запускаем измерение.
6. Анализируем результаты.
Один нюанс – если у вас на муляже разъем SMA папа, а для антенны нужен разъем SMA мама – можно использовать короткий переходник, как на фото. Но! Обязательно по новой калибровать прибор вместе с переходником, с другим комплектом советующих нагрузок. Иначе расхождение будет не допустимым!
Вложение:
perechod.jpg
perechod.jpg [ 69.22 Кб | Просмотров: 10180 ]

Резюмируя вышесказанное
Измеряем только антенным анализатором.
Обязательно делаем калибровку перед измерениями.
Смотрим не только КСВ, но и комплексное сопротивление.
Измеряем на муляже рации.
Муляж держим так, как будем использовать рацию.

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Как «Правильно» измерять антенны для УКВ раций
СообщениеДобавлено: Пн ноя 23, 2020 12:50 am 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Результаты измерений
И напоследок, замеры нескольких антенн, но сделанных «правильно». Графики сопротивлений и КСВ плюс фото антенн. Без комментариев….
1. Неизвестная антенна - 2 штуки, два графика.
Вложение:
4.jpg
4.jpg [ 213.86 Кб | Просмотров: 10172 ]

2. Штатная антенна от рации Radioddity GD-77
Вложение:
GD-77.jpg
GD-77.jpg [ 223.25 Кб | Просмотров: 10171 ]

3. Штатная антенна от рации Baofeng UV-5R
Вложение:
bao.jpg
bao.jpg [ 263.75 Кб | Просмотров: 10166 ]

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 19


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB