А.ЧВАНОВ (RA2FAD)
"Радиолюбитель" №1 1996г.
Функциональная схема устройства изображена на рис.1.
Источником шумового сигнала в широкой полосе частот является стабилитрон VD1, питаемый в данной конструкции прямоугольными импульсами с частотой около 1 кГц и коэффициентом заполнения около 50%. Генерируемый стабилитроном шумовой сигнал усиливается широкополосным усилителем А1 и подается на трансформатор Т1, входящий в измерительный мост. Регулируемое плечо моста составляют резистор R и конденсатор С3, измеряемое плечо — конденсатор С2 с известной емкостью и подключаемая цепь Zx с неизвестным импедансом. В измерительную диагональ моста включен радиоприемник Rx. в качестве индикатора. Когда мост разбалансирован, в приемнике слышен равномерный мощный шум. По мере настройки моста становится слышным тон модуляции (1 кГц) и при точном балансе шум пропадает и слышен только чистый тон. Так происходит при использовании AM детектора, в SSB приемнике при точном балансе моста будет "мертвая тишина". Отметим также, что измерение происходит на частоте, на которую настроен приемник. Принципиальная схема приведена на рис.2.
Мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 через эмиттерный повторитель VT3 питает генератор шума на стабилитроне VD1, далее следует широкополосный усилитель на VT4, VT5 и трансформатор Т1, намотанный на кольце диаметром 10 мм из феррита 1000 НН и имеющий 3 обмотки по 8 витков проводом ПЭЛШО 0,27 (наматывать скруткой из 3-х проводов, при распайке соблюдать фазировку). Резистор R10 — непроволочный, сопротивлением от 220 до 330 Ом, как можно более высокого качества. То же относится и к конденсатору С8. Его максимальная емкость может быть до 250...300 пФ, минимальная же должна быть как можно меньше— это важно для получения наибольшего диапазона измеряемых импедансов. Устройство будет работать, даже если Т1 заменить катушкой, намотанной на обычном каркасе, а конденсатор С8 — КПЕ от карманного приемника, но точность измерений пропорциональна размерам шкал на осях R10 и С8.
При отсутствии ошибок в монтаже и исправных комплектующих устройство будет работоспособным сразу, но элементарная проверка не помешает: при включении питания во всем доступном диапазоне частот приемник должен воспроизводить равномерный шум как при разомкнутых, так и при замкнутых клеммах Z.
О калибровке моста следует сказать подробно. Установив С8 в среднее положение, подключаем к клеммам "Zx" резистор 51 Ом и балансируем мост резистором R10. Для достижения точного баланса можно подкорректировать емкость С9. Соответствующая отметка на шкале С8 обозначается "0". Затем калибруем шкалу R10, подключая к клеммам "Zx" резисторы с номиналами 20...270 Ом и отмечая на шкале соответствующие значения.
Калибровка шкалы С8 несколько сложнее. Для области отрицательных значений емкости образцовые конденсаторы (20...150 пФ) подключаются к клеммам Zx параллельно с резистором 51 Ом, для области положительных значений (50..7500 пФ) — последовательно с таким же резистором.
Интерпретация показаний измерительного моста не представляет трудностей. Необходимо только помнить, что при точном балансе отрицательные показания по шкале С8 означают, что измеряемая цепь имеет индуктивное сопротивление, а при положительных показаниях — емкостное. При необходимости нетрудно пересчитать показания в индуктивность или сопротивление, учитывая частоту измерений, по известным формулам . Область применения высокочастотного измерительного моста чрезвычайно широка — измерение емкостей, индуктивностей, комплексных сопротивлений практически любых устройств, тихая настройка выходного каскада радиопередатчика или антенного согласователя, антенные измерения без излучения сигнала в эфир, испытания ВЧ трансформаторов на широкополосность и т.д.
В заключение несколько слов о конструкции устройства. Питание предпочтительно батарейное — это избавляет от паразитных связей по сети, да и на крышу удобнее лазить с автономным прибором. Не следует стремиться к малогабаритности: точность измерений напрямую связана с размерами шкал, а подключать жесткие коаксиальные кабели удобнее к достаточно массивному прибору.