Za niewielkie pieniądze można zbudować analizator antenowy doskonale spełniający zadanie podręcznego przyrządu mierzącego podstawowe parametry anteny w zakresie od 1,3MHz do 31MHz.W maju 2005r. Jim VK5JST w australijskim czasopiśmie "Amateur Radio" opublikował projekt analizatora antenowego.( w 11/2006 ŚR- tłumaczenie SP7HT) Łatwy w wykonaniu i mimo, że autor nazwał go eksperymentalnym, wyniki pomiarów są porównywalne z miernikami fabrycznymi. W układzie zastosowany jest procesor PIC AXE28X bliższe dane tutaj   http://www.rev-ed.co.uk/picaxe/  niestety trudno osiągalny w kraju. Jednak jest możliwość zastąpienia go procesorem PIC16F873A. Na stronie www.cqham.ru/aa_VK5JST.htm można poczytać jak przystosować układ  do współpracy z mikroprocesorem 16F873A i pobrać do niego oprogramowanie w wersji 0.02. Wersja 0.03 jest do pobrania tutaj  http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=137666 . Vadim-autor programu zamieścił wszystko co trzeba, żeby każdy mógł  swoje "małe co nieco" zmienić w kodzie. 

              Płytkę zaprojektowałem  przystosowując układ ścieżek do współpracy z PIC16F873A. Wymiary płytki dostosowałem do obudowy krajowego producenta. Zastosowanie montażu powierzchniowego zmniejszyło pojemności i indukcyjności pasożytnicze mające  wpływ na dokładność pomiaru szczególnie na wyższych częstotliwościach. Poniższe zdjęcie pokazuje zmontowany przyrząd w obudowie typu Z-72, która świetnie nadaje się do tego celu. Mimo zastosowania elementów smd montaż jest niezwykle łatwy. W obudowie umieściłem również pojemniki na 8 szt. baterii 1,5V typu AA. Na dłuższej bocznej ściance zamontowałem wyłączniki zasilania i podświetlenia  oraz gniazdo zasilające. Widoczne też pokrętło strojenia. Pokrętło TUNE  umożliwia precyzyjne dostrajanie.

Podczas testów podstawowego układu okazało się, że stabilność poziomu  sygnału wyjściowego nie jest najlepsza ( a ma to duże znaczenie dla dokładności pomiarów i kalibracji) i przydałaby się zmiana polegająca na pobieraniu sygnału dla automatyki z wyjścia układu. Proste rozwiązanie tego problemu zaproponował Adrian VK3XPW opublikowane na http://members.optusnet.com.au/dpmilne/Amateur_files/AntennaAnalyser/AntennaAnalyser.htm . Po wykonaniu poprawek poziom sygnału wyjściowego 3Vpep jest stały do około 22MHz potem nieznacznie spada o około 50-70mVrms przy 31Mhz.

Przy konstruowaniu układu należy zwrócić uwagę na zaproponowane przez autora podzespoły, zwłaszcza tranzystory. Trudno dostępne diody germanowe 1N34A zastąpiłem rosyjskimi GD507A osiągając dobre rezultaty. Diody należy dobrać z większej ilości tego samego typu i partii produkcyjnej. Najlepiej dla prądu 20-30uA. Ja zrobiłem to mierząc spadek napięcia na diodzie (miernikiem uniwersalnym z Rwej 10MΩ)  zasilanej z baterii 3V poprzez rezystor 100k. Diod nie należy lutować, ale wstawiać w piny podstawki precyzyjnej. Diody germanowe są bardzo czułe na zmiany temperatury więc pomiary powinny być w oddaleniu od źródeł ciepła, nawet lampy biurkowej. Diody nie należy też trzymać palcami. Można poeksperymentować z innymi typami. W układzie bez żadnych zmian pracuje układ 16F876A. Cewki poszczególnych zakresów generatora to zwykłe miniaturowe dławiki osiowe (patrz foto).

Przy uruchamianiu układu należy początkowo ustawiać napięcia kalibracyjne przy wyjętym z podstawki mikroprocesorze. Nie należy przekraczać wartości napięć podanych przez autora ,bo grozi to uszkodzeniem mikroprocesora! Uwaga! Większość wyświetlaczy LCD dostępnych na rynku nie wymaga podłączenia pinów D0,D1,D2,D3. Po podłączeniu  wymienionych pinów LCD do układu analizatora nie wyświetlany jest dolny wiersz! Niektóre LCD spotykane na naszym rynku nie mają całkowicie zgodnej ze standardem HD44780 tablicy znaków. W takim przypadku zamiast symbolu „Ω” pojawi się na wyświetlaczu dalekowschodni „krzak”. Podobny efekt wystąpi jeżeli w tablicy znaków wyświetlacza będzie także cyrylica. Rozwiązania tego problemu (przy zastosowaniu takiego wyświetlacza) są dwa: 1-zrezygnować z wyświetlania symbolu „Ω” ,potrzebna niewielka zmiana w programie (patrz foto) 2-wykorzystać generator znaków CGRAM wyświetlacza LCD-propozycja dla tych, którzy potrafią programować w C. Ze względu na pobór prądu należy zastosować wyświetlacze z podświetleniem 1-LED.Przy wykorzystaniu takiego LCD pobór prądu przez analizator nie przekracza 110mA.

Jak zmontujesz swój analizator możesz wykonać zaproponowane tu  http://www.w5big.com/TestResultCombined.htm  testy i wyniki porównać z fabrycznymi analizatorami.

Nowa wersja płytki i nieco zmieniony schemat analizatora w wersji z pasmem 50MHz ( zakres 32-60 MHz) AA VK5JST by SP2JJH.pdf Na pcb umieściłem gniazdo BNC a także zmodyfikowałem układ ścieżek. Układ zmontowany na tej wersji płytki wyświetla komunikat „Open circuit” jeszcze przy 43MHz-w oryginalnym układzie vk5jst do około 25MHz. Tu możesz pobrać rysunki pcb w wersji 1.5 AA VK5JST v.1.5 PDF.rar

Dodanie zakresu 32-60MHz wymaga zastosowania przełącznika 2x6 pozycji i dokonania  na nim połączeń  według zamieszczonego schematu i rysunków montażowych.   

 

 

          Analizator powinien być wykonany na dwustronnym laminacie szklano-epoksydowym 1,5mm. Druga strona płytki stanowi ekran (dla tych którzy potrafią wykonywać płytki dwustronne zamieściłem również rysunek tej strony płytki w PDF-ie.) Rysunki ścieżek do wydruku są w skali 1:1,a rysunki z opisem elementów powiększone dwukrotnie-dla wygody przy montażu. Rysunki ścieżek w plikach do wydruku są zdublowane. Dlaczego? Przy wykonywaniu PCB metodą foto dla uzyskania dobrej jakościowo płytki należy czasami złożyć dwa rysunki razem(dla pewności, że nie zostaną prześwietlone. Pamiętaj o wyłączeniu opcji „Fit page”(lub podobnie w ustawieniach drukowania) przy drukowaniu drukarką laserową. W przeciwnym wypadku możesz otrzymać wydruk zredukowany o kilka procent. Dla pewności po wydruku przyłóż do rysunku podstawkę do PIC-a 16F873A,żeby sprawdzić zgodność rastra. Wymiary pcb  wersji 1.5 - 120x83mm.

Po wytrawieniu płytki  otwory z jednej strony-strony ekranu, gradujemy wiertłem o średnicy (najlepiej3,2mm!) dla odizolowania końcówek elementów od masy. Należy zwrócić uwagę, że nie wszystkie otwory są gradowane (patrz rysunek od strony elementów), te nie gradowane otwory wykorzystuje się  dla połączeń “masowych”  z dwóch stron płytki w różnych jej częściach przy pomocy zworek-przelotek. Na koniec oczyszczoną płytkę należy pokryć  lakierem elektroizolacyjnym np.Plastic70 lub kalafonią rozpuszczoną w  rozcieńczalniku nitro(spirytusie).

Dla układów scalonych należy stosować dobrej jakości podstawki precyzyjne.UWAGA! Niektóre piny podstawek precyzyjnych układów scalonych stanowią również zworki-przelotki między jedną stroną a drugą stroną pcb, dlatego należy przemyśleć kolejność wlutowywania podstawek pod układy scalone, żeby nie mieć trudności przy lutowaniu pinów od strony pcb stanowiącej ekran(masę). Przed montażem na płytce należy sprawdzić wszystkie elementy.Elementy dyskretne mają rozmiar 1206. Kondensator zmienny o pojemności 140-160pF można znaleźć w dalekowschodnich odbiornikach(np.typu „jamnik”)Pokrętło kondensatora powinno mieć średnicę około 35mm.Ja zaadaptowałem w jednym przypadku zaślepkę hydrauliczną z PCV(po odcięciu kołnierza)  a w drugim guzik, hi (po odpowiednim zeszlifowaniu powierzchni)

Należy pamiętać, że wszystkie tego typu przyrządy są zoptymalizowane dla obciążenia 50Ω i przy takim obciążeniu mają największą dokładność. Patrz linki podane powyżej. Niebawem zamieszczę wyniki pomiarów testowych według procedury opisanej przez W5BIG(link powyżej)

Poniżej tabela przedstawiająca wyniki pomiarów napięcia wyjściowego analizatora w wersji na FET-ach - obrazuje skuteczność działania ALC. Pomiaru dokonano przyrządem uniwersalnym z Rin=10MΩ. Poziom napięcia wyjściowego można ustawiać pr-kiem 50kΩ (patrz schemat).Jednak należy pamiętać, że należy to robić przy wyjętym z podstawki procesorze i ponownym ustawieniu napięć kalibracyjnych!(patrz uwaga powyżej)

Band	Vout (pin12 IC1)
1.8MHz	1.485V
3.5MHz	1.484V
7MHz	1.484V
14MHz	1.483V
21MHZ	1.482V
24.9MHZ	1.480V
28MHz	1.478V
31MHz	1.474V

Kalibracja.

Poniżej jeden ze sposobów kalibracji sprawdzony przez ze mnie.

1.Po zmontowaniu układu nie wkładaj w podstawki układy scalone. Najpierw zmierz napięcie zasilające i po stabilizatorze 5V.

2.Zmierz najlepiej oscyloskopem na źródle J310 poziom sygnału-powinna być czysta sinusoida 500mV(pep)±10%.Przy prawidłowo pracującym ALC napięcie nie będzie się zmieniać na wszystkich zakresach. W razie potrzeby poziom napięcia możesz ustalić PR-kiem 50kΩ.

3.Ustaw najwyższy zakres i najmniejszą pojemność kondensatora obrotowego. Trymerem na kondensatorze obrotowym ustaw częstotliwość ok.31MHz.Kontrolny licznik częstotliwości możesz podłączyć do wyjścia miernika. Sprawdź na wszystkich zakresach częstotliwości przestrajania. Powinny odpowiadać opisowi.(Możliwe są odchyłki w zależności od wartości pojemności zastosowanego kondensatora zmiennego)

4.Ustaw częstotliwość miernika na około 2MHz.Zmierz oscyloskopem(lub sondą w.cz.) wartość napięcia wyjściowego w.cz. na połączeniu emitera i kolektora tranzystorów stopnia wyjściowego.W razie potrzeby reguluj Pr-kiem 50kΩ.Sprawdź poziom napięcia wyjściowego na wszystkich zakresach-powinien być stały. Dość dokładnym sposobem pomiaru jest pomiar napięcia stałego na pinie 12 układu IC1-powinien wynosić około 1.5V. Patrz tabelka powyżej. Ponownie ustaw częstotliwość ok. 2MHz.Wyłącz zasilanie.

5.Wstaw układy scalone oprócz 16F873A.Przyłącz do wyjścia analizatora dwa rezystory 100Ω połączone równolegle (najlepiej smd we wtycze BNC lub metalizowane z maksymalnie skróconymi końcówkmi). Włącz zasilanie. Ustaw napięcie w punkcie TP2 na 4,50V za pomocą pr-ka 10kΩ, a następnie w punkcie TP3 2,16V i TP4 2,16V-również przy pomocy odpowiednich pr-ków 10kΩ.Wyłącz zasilanie.

6.Wstaw mikroprocesor z załadowanym programem. Włącz zasilanie. Sprawdź jeszcze raz poprawność ustawień wartości napięć w punktach TP2,TP3 i TP4. Uwaga przekroczenie napięcia w punkcie TP2 powyżej 4,75V grozi uszkodzeniem procesora. Wyświetlacz LCD powinien pokazywać wartości R=50Ω, X=0Ω, SWR=1.00-1.01

7.Zmierz dokładnie miernikiem uniwersalnym napięcie zasilające +12V a następnie ustaw taką samą wartość napięcia przy pomocy pr-ka P4 mierzoną przez analizator i wyświetlaną przez chwilę po włączeniu analizatora. Ustawienie jest trochę kłopotliwe, ale po kilku włączeniach ustawisz prawidłową wartość.

Ogólne zasady kalibracji miernika.

1.Czym wyższe napięcie w.cz. na wyjściu miernika tym mniejsza jego podatność na zakłócenia od silnych sygnałów indukowanych w antenie.

 

2.Suma wartości Vo i V50 nie powinna przewyższać wartości Vin. Tzn. V50+Vo ≤ Vin.

 

3.Jeżeli przy kalibracji(wyjście miernika obciążone rezystorem 50Ω) miernik pokazuje Ci również jakąś wartość reaktancji to zmniejsz nieco Vo i ustaw taką samą  wartość V50. Sprawdź wskazania dla X=0Ω na wszystkich  zakresach. W razie potrzeby skoryguj nieznacznie poziomy napięć TP3 i TP4.

Uwaga! Wartości Vo i V50 dla uzyskania X= 0Ω mogą się różnić między sobą 1-2mV.

Przykład kalibracji:

F=1.5MHz  R=49Ω  X=0Ω  SWR=1.01  TP2=4.5V  TP3=2.16V  TP4=2.16V

 

 

New procedure for calibrating the antenna analyzer vk5jst.

 

Dobre wyniki można uzyskać „odczulając” nieco miernik ustawiając napięcia kalibracyjne jak poniżej. Przy czym należy pamiętać ,że napięcia w TP3 i TP4 mogą się różnić o 1-2mV-tak,żeby przy obciążeniu rezystancyjnym 50ohm miernik wskazywał X=0 w całym zakresie od 1.3 do 31MHz.

Przykładowe ustawienia kalibracyjne:

IC1 pin12 1485mV(approximately 1.5V), TP2-4.50V,  TP3-2.16V,  TP4-2.16V

W zależności od zastosowanego typu diod można dobrać wartość napięcia w TP3 i TP4 w zakresie 2.10V-2.16V. Wartość tego napięcia ma  wpływ na dokładność pomiaru impedancji obciążenia innym niż 50ohm.W swoim mierniku przy zastosowanych diodach GD507A(Uwaga! Diody celowo nie były dobierane! Pochodzą tylko z jednej partii produkcyjnej) ustawiłem wartość napięcia w TP3 i TP4 na 2.16V uzyskując dokładność pomiaru 200ohm nie gorszą niż 5%.

W stopniu końcowym wzmacniacza-tranzystory Q11-Q12 zastosowałem tranzystory BFY90.

 

Dla powyższych ustawień kalibracyjnych otrzymałem następujące rezultaty pomiarów:

 

	1.8MHz	3.5MHz	7MHz	10MHz	14MHz	18MHz	21MHz	24MHz	28MHz	50MHz
25Ω	25/j=0 swr=2.02	25/j=0 swr=2.03	24/j=0 swr=2.05	24/j=0 swr=2.07	24/j=0 swr=2.07	24/j=0 swr=2.05	25/j=0 swr=2.02	25/j=0 swr=1.98	26/j=0 swr=1.94	27/j=0 swr=1.85
50Ω	50/j=0 swr=1.01	50/j=0 swr=1.01	49/j=0 swr=1.02	49/j=0 swr=1.02	49/j=0 swr=1.02	49/j=0 swr=1.02	50/j=0 swr=1.01	51/j=0 swr=1.01	52/j=0 swr=1.04	52/j=0 swr=1.04
100Ω	100/j=0 swr=2.00	100/j=0 swr=2.00	99/j=0 swr=1.98	98/j=0 swr=1.96	98/j=0 swr=1.95	99/j=0 swr=1.97	100/j=0 swr=2.00	101/j=0 swr=2.02	103/j=0 swr=2.06	104/j=0 swr=2.08
150Ω	150/j=0 swr=3.01	150/j=0 swr=3.01	146/j=0 swr=2.93	145/j=0 swr=2.91	144/j=0 swr=2.89	146/j=0 swr=2.91	148/j=0 swr=2.95	150/j=0 swr=3.01	153/j=0 swr=3.06	153/j=0 swr=3.05
200Ω	193/j=1 swr=3.86	194/j=1 swr=3.88	192/j=1 swr=3.85	190/j=1 swr=3.80	189/j=1 swr=3.78	190/j=1 swr=3.80	193/j=1 swr=3.87	197/j=1 swr=3.95	201/j=1 swr=4.02	198/j=1 swr=3.96

 

Jak zmontujesz swój analizator możesz wykonać zaproponowane tu  http://www.w5big.com/TestResultCombined.htm  testy i wyniki porównać z fabrycznymi analizatorami.

 

 

4.Dokładność miernika w dużej mierze zależy od jakości i doboru zastosowanych diod. Dobór w sposób opisany powyżej-w jednym punkcie charakterystyki jest wystarczający dla celów amatorskich.

5.Końcową kalibracje miernika należy przeprowadzić po zamontowaniu płytki analizatora w obudowie i podłączeniu gniazda wyjściowego. Miernik jest bardzo czuły-gniazdo wyjściowe i kilka mm drutu łączące je z PCB ma wpływ na wynik pomiaru.

 

 

 

Foto analizatora Pawła SQ5ESM-wersja z pasmem 50MHz!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na foto poniżej analizator VK5JST z generatorem i ALC na FET-ach w moim wykonaniu.

 

Na foto poniżej analizator w trakcie pomiarów mojej delty na 7MHz.

Widok płytki od strony elementów do montażu przewlekanego.

Widok płytki od strony ścieżek.

Tak wygląda płytka analizatora po zmontowaniu.

Widok płytki od strony ścieżek i elementów smd.

Zamieszczone materiały, pliki nie są przeznaczone dla działalności komercyjnej.

Masz uwagi, propozycje, doświadczenia -napisz.