Проходной ответвитель ВЧ сигналов своими руками

Изготавливать оборудование своими руками, это очень приятное, познавательное, а самое главное интересное занятие. В моей лаборатории очень не хватало высокочастотного ответвителя сигнала, и я решил его изготовить сам. Возможно, и Вам будет полезно узнать, что это такое, зачем нужно и как его сделать.

В радиолюбительской практике часто бывает необходимо проконтролировать качество сигнала передатчика визуально, к примеру, на экране осциллографа. Также бывает необходимо изучить спектр выходного сигнала, или измерить его частоту. Основная проблема заключается в том, что если мы подадим сигнал с нашего выходного каскада передатчика или усилителя напрямую в прибор, будь то осциллограф или частотомер, или такая дорогая игрушка, как анализатор спектра, мы его просто сожжем, поскольку мощность современных радиостанций достаточно высока, а входы точных приборов не рассчитаны на сигналы высокой мощности. Для подобных измерений можно использовать проходные аттенюаторы сигнала, но они достаточно дороги и далеко не всем по карману.

Для решения этой проблемы проще всего сделать проходной ВЧ ответвитель и брать сигнал уже с него. Это намного безопаснее, а самое главное дешевле, чем использование дорогостоящего проходного аттенюатора. Однако у такой конструкции есть и минусы, она не линейна, ее параметры частотозависимы, КСВ равен единице далеко не везде и такой инструмент вносит неоднородности в линию передачи. Такой ответвитель нельзя использовать для точных измерений, но вот оценить форму сигнала, его частоту и спектр в небольших пределах, при помощи него вполне можно. То устройство, которое я буду описывать уверенно работает в диапазоне частот от 100кГц до 150МГц. Сразу хочу сказать, что то, что получилось в итоге у меня, делалось на коленке и на глазок, без каких-либо расчетов. Так что академиков в области связи прошу не беспокоиться.

Готовимся

Для изготовления нам потребуется:

1. Алюминиевый корпус для РЭУ. Такие корпуса продаются на радио рынках и стоят относительно не дорого. Размеры не особенно важны, но чем меньше, тем лучше. Руководствуйтесь здравым смыслом. Чтобы начинка полностью поместилась внутри.
2. Разъемы SO-239
3. Разъем BNC
4. Переменный резистор 1кОм.
5. Углеродные резисторы 47-51Ом 3шт.
6. Ферритовое кольцо проницаемостью 600НН (можно использовать и более высокочастотные марки)
7. 0,5 метра провода МГТФ 0,15мм или обычный медный, эмалированный подходящего размера.
8. Винты, шайбы и гайки для крепления разъемов на корпусе.
9. Кусок кабеля типа 5D-FB.
10. Горячий паяльник и трезвая голова.

Для начала необходимо сделать в корпусе нашего ответвителя отверстия для разъемов. Увы, я не смогу полностью показать процесс изготовления и сборки, поскольку мой корпус был вырезан на одном известном предприятий города Обниска, на электроэрозионном станке. Могу показать только конечный результат. Но даже если бы у меня не было такой возможности, я бы все-равно смог проделать отверстия в алюминиевой коробочке при помощи обычной дрели. Главное все правильно разметить и действовать аккуратно. Нам необходимо проделать два отверстия друг напротив друга, для монтажа входного и выходного ВЧ разъемов SO-239.

На другой грани необходимо сделать два отверстия. Одно под разъем BNC, второе под переменный резистор.

В итоге все должно выглядеть примерно так.

После этого монтируем разъемы на место и начинаем заниматься изготовлением сердца ответвителя – трансформатора на феррите. Для этого ответвителя я использовал феррит марки 600НН, можно было бы взять и более высокочастотный, но для моих задач этого и не требуется.
Размер кольца: диаметр внешний 12мм, диаметр внутренний 5мм.

Начинаем аккуратно наматывать вторичную обмотку проводом МГТФ или обычным эмалированным плотно укладывая витки друг к другу, в навал мотать не стоит. В итоге меня получилось около 15 витков провода МГТФ, что, фактически, при 0дБм (1мВт) на входе в ответвитель, дает около 35 мВ на выходе BNC (при 10 Вт на входе, на выходе около 3,5-4 В). Для получения большего напряжения необходимо намотать больше витков, или подобрать их количество под необходимое вам напряжение. Из кабеля 5D-FB достаем центральную жилу и во время намотки проверяем, хорошо ли садится наш трансформатор на линию. Трансформатор с обмоткой должен плотно садиться на центральную жилу от кабеля 5D-FB, не болтаться и не ездить по ней. Центральную жилу от 5D-FB я выбрал не случайно. Она по диаметру отлично подходит под внутренний диаметр разъема SO-239.

Далее, внутри нашей коробочки собираем вот такую вот схему.

Здесь разъемы P, это наши SO-239, BNC это выход сигнала на приборы, резистор 50 Ом (R3) подключенный к разъему BNC задает сопротивление выхода нашего ответвителя для правильного согласования с линией передачи и другими приборами. Переменный резистор шунтируя наш трансформатор просто регулирует амплитуду сигнала на выходе BNC. Его лучше брать линейным, а не логорифмическим.

Все аккуратно припаиваем. Линию передачи к разъемам, выводы трансформатора согласно схеме. Остальное, я думаю будет понятно из фотографий (кликабельно).

Вот и все. Инструмент предельно прост. Можно приступать к использованию. Но перед этим неплохо бы понять в каких пределах способен функционировать наш ответвитель.

Проверка

Для начала измерим КСВ ответвителя, чтобы понять на каких частотах им можно уверенно пользоваться. Для этого подключаем наш ответвитель к анализатору RigExpert AA-600, и терминируем второй выход эквивалентом нагрузки Opek DL-60. Учитывая то, что КСВ Opek DL-60 близок к единице практически во всем диапазоне частот, все регистрируемые искажения КСВ будут на совести нашего ответвителя.

КСВ=1,22 на частоте 150МГц

КСВ=2 на частоте 402МГц

КСВ=3 на частоте 552МГц

Активная и реактивная составляющие импеданса.

Как видно, наш ответвитель вполне можно использовать на частотах вплоть до 300МГц, а с натяжкой и до 500МГц (с поправкой на реактивность).

Далее измерим амплитуду сигнала на выходе ответвителя для оценки, в каком диапазоне частот ответвитель выдает достаточное для измерений напряжение. Для этого Генератор стандартных сигналов HP8656А через ответвитель нагружаем на эквивалент нагрузки Opek DL-60. Выходная мощность генератора 0дБм (1мВт).

Амплитуда сигналов на выходе ответвителя в зависимости от частоты представлена в таблице.

Как видно, с нашим ответвителем вполне можно работать на частотах вплоть до 150МГц, что вполне не плохо. При помощи такого устройства можно вполне успешно настраивать как КВ технику, так и УКВ, двухметрового диапазона. Вот так. Если будут какие-то вопросы готов ответить в комментариях.

Всем удачи, 55, 73!