Digitální SWR metr pro CB
Poté, co jsem běžným rafičkovým SWR metrem neseným v kapse vesty klepl o futra dveří,
čímž jsem definitivně zpečetil osud onoho rafičkového měřidla, jsem se rozhodl, že
nejvhodnějším přístrojem pro portejbly nebude tato koncepce, ale něco, co by bylo odolnější.
Moje volba padla na digitální přístroj, ovšem takový by nebyl zrovna levný, a navíc na
našem trhu právě velký výběr není. Díky tomu vznikla následující konstrukce, která
splnila všechny moje náročné požadavky.
Tento SWR metr vychází principiálně částečně z konstrukce z Radioamatérského zpravodaje
č. 6 z roku 1987 od OK2QX. Konstrukce však byla upravena a změněna podle mých
požadavků na přístroj samotný. Přístroj je digitální, je malý, lehký, nárazuvzdorný, a na
rozdíl od uvedené konstrukce nemá žádné provozní ovládací, či nastavovací prvky, má pouze
displej a vypínač. Jediná nevýhoda spočívá v tom, že digitální měřidlo potřebuje pochopitelně
napájení, ale to bez problémů obstará 9V baterie, která vydrží opravdu hodně dlouho, protože
odběr přístroje je průměrně 1 mA.
Princip zařízení je naprosto odlišný od běžně dostupných SWR metrů, které indukují napětí
ve dvou linkách vyleptaných na plošném spoji podél spojovací linky mezi vstupním a výstupním
konektorem. Takový přístroj je sice velmi jednoduchý, ale problematický na domácí výrobu,
protože uvedené dvě linky musí být od spojovací vzdáleny v přesně definované vzdálenosti,
což se při běžném kreslení plošného spoje dost těžko praktikuje, čímž dochází často k tomu,
že stupnice je poté buď příliš tupá (lineární s malým nárůstem), nebo zase moc příkrá
(logaritmická s příliš prudkým nárůstem), nebo to nefunguje vůbec.
Následující konstrukce takto náročná není. Skládá se ze dvou odporů R1, R2 na vstupu za
konektorem TRX, které impedančně přizpůsobí zařízení tak, aby při připojení nevyladěné
antény a vysokým SWR ochránilo stanici, dále následuje měřící odporový můstek R3, R4, R5,
ANT, kde v jedné větvi jsou zapojeny dva pevné odpory, ze kterých se odebírá napětí pro
porovnání s napětím odebraným z druhé větve, ve které je zapojen anténní konektor ANT.
Zde bych se pozastavil u hodnot odporů v můstku. Přestože je měřená hodnota systému
kabel-anténa 50 ohmů, jsou hodnoty odporů v můstku nikoliv 50 ohmů, což by bylo
logicky správné, ale 33 ohmů. To je z důvodu potřeby kladné hodnoty měřidla při SWR 1.
U běžných SWR metrů je při hodnotě 1 nulová výchylka měřidla, ale při použití digitálního
měřidla není nulová hodnota žádoucí, naopak je žádoucí, aby při impedanci systému
kabel-anténa 50 ohmů byla naměřená hodnota 1 a nikoliv 0.
Toto řešení má však ještě jednu velkou výhodu, a to nejen při použití digitálního měřidla, ale i při
použití běžného ručkového měřidla. Jde o to, že při nulové výchylce měřidla při SWR 1, to je při
impedanci 50 ohmů, nepoznáme případnou chybu v impedanci systému kabel-anténa pokud je
impedance pod 50 ohmů, protože v takovém případě výchylka měřidla ukazuje pořád na začátek
stupnice, tedy nás tvrdohlavě přesvědčuje o tom, že je vše v pořádku, i když není.
V tomto zapojení je velká výhoda právě v tomto případě. Při impedanci 50 ohmů bude výchylka
ručkového měřidla, případně digitálního měřidla ukazovat hodnotu SWR 1. Pokud však bude
u například doma vyrobené antény impedance 25 ohmů, bude měřidlo ukazovat SWR "0",
při impedanci 33 ohmů bude ukazovat SWR 0,50, což nás upozorní na špatné přizpůsobení
systému k radiostanici, což u klasického SWRmetru není možné.
V měřícím obvodu je schottky dioda, která usměrní VF napětí, které po filtraci jde do panelového
digitálního LCD milivoltmetru, který jsem koupil v GES Elektronics za 98,- Kč.
U tohoto měřidla jsou dva odpory RA a RB, kterými lze měnit měřící rozsah - ten je výrobcem
nastaven na 199,9 mV a tak jej ponecháme.
V levé části desky měřidla jsou tři pájecí propojky, které určují pozici desetinné tečky.
Odpájíme zde první propojku, a spojíme tu prostřední, takže při naměření 10 mV (zátěž 50 ohm)
nebude měřidlo ukazovat 10,0, ale 1,00; tedy reálnou hodnotu SWR - (rozsah v SWR tedy bude 0-19,9).
Vzhledem k tomu, že v uvedeném digitálním panelovém měřidle je bočník 1M, je nutné, aby hodnota R7
společně s trimrem P1 dohromady byla co nejblíže 10k. Pokud by celková hodnota obou odporů byla vyšší,
získali bychom exponenciální průběh stupnice, pokud by byla nižší, byl by průběh stupnice logaritmický.
U ručkového měřidla by to znamenalo přepisování čísel na ciferníku, digitální měřidlo by v takovém případě
nebylo použitelné. Můžeme však s uvedenými odpory experimentovat - buď vynechat R7 a trimr použít 10k,
a pak získáme větší rozsah možné regulace, ale citlivější, nebo R7 použít například 6k8 a trimr P1 3k3,
čímž získáme možnost přesnějšího nastavení hodnoty na displeji, ale menší rozsah nastavení.
Pokud by zakoupené panelové měřidlo mělo jiný bočník, použijeme hodnoty R7 a P1 takové, aby celkově
činily 1/100 hodnoty bočníku v měřidle. K měřidlu připojíme také přes vypínač kablík s kontakty na
připojení 9V baterie.
Celé zařízení (mimo měřidla) musí být vestavěno v plechové stínící krabičce, odpory musí být metalizované
vrstvové - bezindukční. Plošný spoj bude běžné konstrukce spojovými čarami. Pokud bychom chtěli zhotovit
plošný spoj metodou dělících mezer, musí být tyto mezery dost široké, neboli plošný spoj musí být také bezindukční.
Při použití digitálního měřidla ale vznikají jisté problémy. I měřidlo by mělo být odstíněno, přívody k měřidlu
by měly být blokovány kondenzátory 10n přímo na svorkách měřidla, průchody stínícími přapážkami by měly
být provedeny průchodlovými kondenzátory, a na přívod od měřícího můstku je vhodné před měřidlem navléknout
alespoň tři feritové korálky, nebo zapojit malou tlumivku tak 100uH. Napájecí baterie by měly být v odstíněném
prostoru společně s měřidlem, jinak se dočkáte nepříjemného ovlivňování měřených hodnot i pouhou změnou polohy
baterie, či napájecích vodičů od baterie.
Po sestavení přístroje je třeba jej zkalibrovat. Do konektoru TRX připojíme radiostanici, a do konektoru ANT
připojíme zátěžový odpor 50 ohm. Zátěžový odpor budeme muset vyrobit složením několika kusů miniaturních
- opět bezindukčních metalizovaných - odporů, například 20 ks 1k paralelně na kousku koaxu.
Poté tento zátěžový odpor připojíme do konektoru antény, zapneme přístroj, a stanici, zaklíčujeme a trimrem
P1 nastavíme na displeji hodnotu SWR 1,00.
Použijeme-li ručkové měřidlo, je vhodný mikroampérmetr do 50 uA - v tom případě trimrem nastavíme ručku na
hodnotu 10. Poté z uvedeného zátěžového odporu odstraníme 10 odporů, čímž vznikne zátěž 100 ohm a tu připojíme,
zaklíčujeme a zkontrolujeme údaj na displeji - nyní by měl ukázat SWR 2,00 (u ručkového měřidla 20).
Taktéž můžeme zkontrolovat funkci se zátěží 150 ohm, kdy by měl displej ukazovat hodnotu SWR 3,00.
Poté v případě ručkového měřidla bílou barvou přetřeme na ciferníku nuly a je zkalibrováno.
Můžeme použít ručkové měřidlo buď do 50 uA - to je SWR 0-5, případně do 100u A - SWR 0-10.
Stupnice bude lineární - ne logaritmická, jako u běžně prodávaných SWR metrů.
Díky tomu, že přístroj vlastně fyzicky neměří SWR, ale impedanci, lze jej použít například i k měření
napájecího koaxu, na jehož konec připojíme výše popsaný zátěžový odpor 50 ohm.
Pokud displej ukáže hodnotu 1,00, je impedance kabelu 50 ohm a je v pořádku, pokud by displej
ukázal například 1,50, je impedance kabelu 75 ohm, atd. Tímto postupem můžeme například stanovit
přesnou délku kabelu, tak, aby byl délkově přizpůsoben používané frekvenci.
| 
|