Jednoduchý anténní analyzátor

• reálnou impedanci
• kapacitní reaktanci
• induktivní reaktanci
• kapcitu
• indukci
• rezonanční kmitočet antény
• činitel krácení napaječe
• elektrickou délku napaječe na dané frekvenci

O co se tedy jedná? Jde o zařízení, které produkuje vlastní širokopásmový šum, který jde do můstku, ve kterém je zapojený proměnný odpor a proměnný kondenzátor, na druhé straně měřená anténa, a na třetí straně přijímač, či radiostanice.

Celé zařízení je postaveno na desce plošných spojů, a umístěno ve stíněné krabičce. Část s tranzistorovým VF zesilovačem je oddělena stínící přepážkou od můstku. Velkou pečlivost vyžaduje zhotovení toroidního transformátorku. Ten je navinut na feritovém toroidním jádře o průměru cca 10mm, materiál pro frekvence, na kterých budeme můstek provozovat, například pro KV toroid Amidon FT37-43. Trafo musí být dokonale symetrické, všechna tři vinutí musí být stejně dlouhá, a proto budeme vinout trifilárně, třemi dráty, které před vinutím trafa vzájemně mírně zkoutíme, a pak jimi navineme 10 závitů asi po 3/4 obvodu toroidu tenkým smaltovaným drátem. Všechny dráty si musíme před navinutím trafa označit, včetně začátků vinutí, které nesmíme při zapojování přehodit! Na schematu jsou začátky vinutí označeny tečkou.

Jako zdroj šumu, který bude využit k měření, je využito vlastností zenerových diod. Tesla sice kdysi vyráběla speciální šumovou diodu pro takovéto aplikace (36NQ52), ale tu nejspíš nikde neseženete. Použijeme proto běžnou zenerovu diodu (po kompletní zapojení lze vybrat takovou, která bude nejlépe šumět). K zesílení šumu použijeme běžné VF tranzistory KF173, nebo podobné s příslušným rozsahem FRQ a pokud možno větším zesílením. Součástky je vhodné použít co nejmenší s co nejkratšími vývody - ideálně SMD 1206 (s těmi se ještě dobře pracuje). Ladící kondenzátor můžeme použít malý slídový, nebo vzduchový, s kapacitou do 200-300pF. Podle kapacity ladícího kondenzátoru musíme vybrat kapacitu kondenzátoru C5 zapojeného paralelně k měřené anténě, který zajistí, že stupnice reaktancí bude mít nulu uprostřed. Tento kondenzátor musí mít poloviční kapacitu ladícího kondenzátoru, a je připájen přímo na anténní konektor. Potenciometr do můstku vybereme pokud možno kvalitní, s uhlíkovým jezdcem. Ideální jsou staré Teslácké TP 280 (jsou to ty větší).

Všechny přívody k potenciometru, kondenzátoru, a ke konektorům musí být co nejkratší. Vše ve stínené krabičce s přepážkoum oddělující šumovou diodu se zesilovačem od můstku.

Nastavení přístroje

Především si musíme pod ovládací knoflíky potenciometru a kondenzátoru udělat papírové stupnice, které ocejchujeme. K můstku připojíme do výstupu RX přijímač, či radiostanici (musí být plynule, přeladitelná, ne karusel), naladíme přijímač na střední kmitočet, a na svorku ANT budeme připojovat bezindukční! odpory známých hodnot. Po zapnutí napájení se na přijímači objeví šum o velké úrovni a S-metr bude ukazovat plnou výchylku. Přikládáme na ANT bezindukční odpory 10-250Ω, a potenciometrem a kondenzátorem otáčíme, až šum zmizí, či klesne na minimum výchylka S-metru. Tento pokles je velmi ostrý, a lze jej snadno přejít. Takto ocejchujeme stupnici potenciometru (reálné impedance).

Stupnici reaktancí budeme cejchovat s připojeným bezindukčním odporem 50Ω, ke ketrému budeme paralelně připojovat kondenzátory. Potenciometr při tom bude v poloze 50Ω. Místo na stupnici kondenzátoru, kde zmizel šum s připojeným 50Ω odporem bude označeno "0", a mělo by to být ve středu stupnice. K připojenému odporu budemem postupně přikládat známé kapacity do maximální hodnoty poloviny kapacity ladícího kondenzátoru. Polohy kondenzátoru kde zmizel šum si označíme podle kapacity přiloženého kondenzátoru na svorce ANT. Takto nakalibrujeme jen jednu polovinu stupnice, a to) stupnici kapacitních reaktancí. Druhou stranu od nuly (stupnici induktivních reaktancí) ocejchujeme přenesením již ocejchované kapacitní poloviny. Díky tomuto budeme pomocí můstku stanovit, zda změřená hodnota reaktance je kapacitní, či induktivní.

Měření s můstkem

Rezonanční frekvence antény

Nejpoužívanější asi bude zjištění rezonanční frekvence antény. Můstek připojíme k anténě, a k TRXu, stupnice impedance a reaktance nastavíme na nulu, a prolaďujeme přijímač, až zmizí šum, či klesne na minimum. Přijímač pochopitelně bude šumět pořád, protože přijímá šum okolí. Šum můstku ale vypadá jinak, a podle toho se budeme řídit. Je třeba si charakteristický šum můstku zapamatovat a umět jej odlišit od šumu na pozadí. Frekvence, na které šum můstku zmizel, či klesl na minimum, je rezonanční frekvencí antény. Pokud se nedaří, je třeba najít místo s nejnižší hladinou šumu, a pokusit se jí snížit výchylkou na stupnici reaktancí. Rezonanční frekvencí antény je totiž frekvence, na které je reaktance buď nulová, nebo se přibližuje nule.

Impedance antény

Na přijímači (TRXu) naladíme požadovanou provozní frekvenci antény, a tak jej necháme naladěný. Nyní budeme prolaďovat potenciometrem, až se podaří snížit šum můstku na minimum, a pak kondenzátorem tak, aby šum můstku pokud možno ustal. Kondenzátorem ladíme velmi pomalu, pokles šumu je velmi ostrý. Ladění potenciometrem a kondenzátorem budeme muset opakovat vícekrát, abychom nalezli polohy s minimálním šumem. Pak odečteme hodnoty na stupnicích impedance a reaktance. Ty pak můžeme použít pro výpočet přizpůsobení dle článku impedance 2 a impedance 3. Pro toto měření by měl být použit napájecí kabel o délce Λ1/2 na dané frekvenci, pro nezkreslená měření.

Zjištění činitele krácení neznámého kabelu

Naměříme si čtvrtvlnnou nebo půlvlnnou délku kabelu na konkrétní frekvenci (bez krácení). U délky Λ1/4 kabel zůstane na konci otevřený, kabel délky Λ1/2 na konci zkratujeme. Stupnice na můstku nastavíme na nuly, a přelaďujeme přijímač na pokles šumu. Podle frekvence poklesu zjistíme z rozdílu vypočtené fyzické délky a délky vypočtené podle frekvence, na které poklesl šum, o kolik je třeba kabel krátit.

Měření indukčnosti

Potřebujeme-li zjistit indukčnost v uH, změříme kapacitu, a vypočteme podle vzorce :