Средства измерения и контроля для FPV, часть четвертая, измерение КСВ.

Для достижения наилучших результатов по дальности видеолинков и RC управления требуется контроль мощностей передатчиков, настройка и проверка-сравнение антенн
по Ку ( коэффициенту усиления), о чем шла речь в прошлой теме- rcopen.com/blogs/1628/22321
Кроме того наиважнейшим параметром антенны является КСВ ( SWR по английски), от него зависит и эффективность работы антенны и работоспособность передатчика.
В случае высокого КСВ передатчик может выйти из строя.
Вкратце о сути этого параметра:
Если нагрузка передатчика, подключенная через линию передачи, не равна 50 омам и (или) имеет кроме активной составляющей и реактивность ( не скомпенсированную емкость или индуктивность) то часть мощности не поглощается нагрузкой и отражается.
Контроль КСВ осуществляется в результате измерения падающей мощности и отраженной. Для того чтоб выделить отдельно эти составляющие служат либо мосты, либо направленные ответвители.
То есть для измерения КСВ нам нужно:

1. Генератор ВЧ ( передатчик)
2. Мост или направленный ответвитель для выделения прямой и обратной волны
3. Измеритель мощности.
   В качестве генератора можно использовать передатчик, но с некоторыми оговорками, о чем будет сказано ниже.
   Мосты и направленные ответвители бывают разные, для примера некоторые приобретенные на Ебее-
   
   Для опытов далее я буду использовать мост своей разработки, который имеет лучшие характеристики чем представленные на фото.
   Измеритель мощности опять же свой.
   Соберем установку для определения КСВ антенны-
   
   Передатчик- аттенюатор-мост- измеритель мощности. К свободному порту моста- антенна.
   Внимательные заметили что кроме перечисленного выше появился аттенюатор. Его необходимость вызвана тем что передатчик выдает излишнюю мощность на мост. Приходится ставить аттенюатор- ослабитель мощности. Кроме этого он делает измерения точнее, но причина этого явления не является темой статьи…
   Процесс измерения прост, процедура такая:
4. антенна не подключается, вывод моста для антенны остается свободным. В результате вся мощность отражается и поступает на измеритель. В результате мы
   косвенно измеряем прямую волну. Если нужно измерить не на одной частоте- то переключаем каналы и вносим результат в таблицу.
   2 Далее подключаем антенну и измеряем отраженную волну. На одной частоте или разных каналов и вносим значения в таблицу.
5. Вычисляем разницу меж прямой и отраженной ( вообще то их отношение, но разница меж логарифмическими единицами и есть отношение истинных значений) Вносим в таблицу.
   А затем либо вычисляем по формуле, либо смотрим по табличке по фото-
   
   Таким образом я получил : прямая -12.84 , отраженная -25.14 , разница 12.3 дб, по таблице определяем КСВ=1.64 . Плохо, на других приборах на этой частоте КСВ был лучше.
   А причина в том что часто передатчики имеют высокий уровень гармоник, в том числе и тот что я применил. То есть помимо того что у него на выходе есть сигнал основной, есть и гармоники, то есть частоты вдвое, втрое и более высокие. У этого передатчика вторая гармоника меньше основной всего лишь на 12 дб.
   И вот представьте что у вас идеальная антенна. На основной частоте она ничего не отражает и КСВ должен быть равен 1, но на второй гармонике у нее очень плохое согласование ( 2280 мгц- в нашем случае) и эта гармоника почти полностью отразится и зарегистрируется прибором. Что ухудшит показания КСВ ( но не сам КСВ!!!) при нашем измерении.
   Потому нам в измерительной цепи нужен еще один элемент, фильтр, он пропустит основную частоту и не пропустит гармоники.
   Комплект и измерительная цепь будут выглядеть так ( передатчик, мост, фильтр, аттенюатор) -
   
   Интереса ради измерю КСВ фабричной нагрузки и самодельных с целью понять- можно ли их применять для измерений на частотах 1.2 ггц.
   
   Измеряем фабричную и далее самодельные-

Результат всех опытов сведен в таблицу-

Что интересного можно извлечь из нее?

1. После того как в измерительную цепь внес фильтр измерение КСВ антенны на частоте 1140 мгц с 1.64 стало 1.37, что соответствует действительности.
2. Видим что минимум КСВ антенны около 1160 мгц, 1.09 Замечательное согласование.
3. Нагрузка, составленная из 3-х 1206 сопротивлений в параллель по 150 ом ( 50 ом в итоге) имеет КСВ практически как и у фабричной ( 1.088 проти 1.08 у фабричной) , что очень неплохо.
4. Эквиваленты несогласованных нагрузок из резисторов 0805, одна из двух 75-ти омных сопротивлений ( 37.5 ом) , вторая из двух 150-ти омных ( 75 ом) при измерениях показали КСВ 1.38 и 1.52,
   а в идеале должны были показать 50/37.5=1.3333 и 75/50=1.5, что очень близко, 1.38 и 1.333, 1.5 и 1.52 . То есть измерения довольно точны, очень хороший результат…
   Это уже далеко не показометр, а измеритель.