短波用高周波電流計。スキーム、説明

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短波用の高周波電流計です。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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短波の場合、機器のセットアップやテストの際に、高周波電流の測定が必要になることがよくあります。アマチュア無線家は通常、そのような測定のための標準的な機器を持っていません。高周波電圧（ダイオード、コンデンサ、インジケータ）を簡単に測定できます。機器の電圧測定には問題ありません。すべての電圧が測定されるハウジングがあります。また、測定点から RF 電圧計までの配線は通常 (測定電圧の波長 λ に関して) 非常に短いため、被試験デバイスにはほとんど影響を与えません。

しかし、アンテナ技術ではそれはさらに困難です。まず、アンテナには「アース」がまったくないことがよくあります (対称アンテナなど)。第 XNUMX に、たとえグランド (GP または Y 整合ダイポールなど) があったとしても、テストリードは許容できないほど長いです。 GP の中央の電圧を測定しようとするとどうなるかを想像してみてください。結局のところ、この点からピンの根元までワイヤを引っ張る必要があります。それらは実際にはアンテナの一部となり、その動作と電圧分布が大きく変化するため、そのような測定の精度と値は非常に低くなります。

アンテナ導体で何が起こっているかを調査および測定するには、RF 電流計が必要です。電圧計とは異なり、XNUMX 点で接続されるため、測定を歪める長い測定ワイヤがありません。

RF 電流計の基礎は電流センサーです。フェライトリング磁気コアを搭載した特殊な高周波トランスです。この変圧器の一次巻線は、電流を測定するワイヤです。二次巻線は、低抵抗の抵抗が負荷された数十巻で構成されています。

図に示されています。 1 変流器は次のように動作します。磁気回路を通る測定ワイヤの電流は二次巻線に電流を誘導しますが、この電流は巻線の巻き数に比べて一次回路の電流よりも小さくなります。たとえば、巻線の巻数の比率が 20 (このデバイスのように) の場合、それは 20 分の XNUMX になります。負荷抵抗を流れるこの電流により、負荷抵抗の両端に RF 電圧降下が生じます。後者は、検出ダイオードからスペクトラムアナライザまたは受信機まで、任意の RF 電圧計ですでに測定できます (測定点は XNUMX つあります - 二次巻線の出力)。

高周波短波電流計
米。 1.カレントトランス回路

負荷抵抗器 R の抵抗値が、たとえば、電流 I で 50 オームに選択された場合、_〜で変圧器電圧Uの一次巻線_O (二次巻線には U があります_vyx=（I_〜で/ 20）* 50 = 2,5I_インクス。 50 オームの抵抗は負荷として偶然選択されたのではなく、受信機またはスペクトラムアナライザを RF 電圧計 (非常に小さな RF 電流の測定) として使用できるようにするためです。

巻線の巻数の比 N、つまり二次巻線の巻数 (一次巻線は常に XNUMX 巻) は、妥協を考慮して選択されます。一方で、二次巻線の巻き数が少ないほど、トランスの幅は広くなります。一方、N が大きいほど、測定ワイヤに導入される抵抗が少なくなり、測定ワイヤに対する変圧器の影響が少なくなります。挿入抵抗は R/N に等しい²、つまり、この場合は 50/20²\u0,125d 0,125オーム。したがって、当社の RF 電流計のアクティブ入力抵抗は XNUMX オームであり、ほとんどの測定に許容されます。

必要なのは「表示メーター」ではなく、測定器です。これを行うには、磁気回路が所定の帯域で動作できること（つまり、フェライトの周波数が低すぎないこと）、測定されるワイヤ内の大きな電流で飽和しないこと（つまり、磁気回路の寸法が十分に大きいこと）が必要です。

さらに、磁気回路は XNUMX つの半分に分割され、そのフレームはスナップオンである必要があります。これがなければ、装置を使用することはほとんど不可能になります。毎回、測定されるワイヤの始端を磁気回路に通して、後者を測定点に移動させるわけではありません。

そして、変流器の磁気回路に対する最後の要件 (重要ではありませんが言及しておきます) は、太いケーブルの編組の電流を測定できるようにするために、穴が大きくなければなりません。

上記に基づいて、28x3851x0 mm の寸法と直径 2 mm の穴を持つ磁気コア 30A30-33A13 が選択されました。周波数300MHzで初透磁率約25のフェライト製干渉抑制スナップオン磁気回路です。おそらく、同様の目的を持つ他の多くの磁気コアでも問題はありません。

磁気回路上に細い取り付け線を20回巻き（図2）、二次巻線を熱収縮チューブで保護します（図3）。

高周波短波電流計
米。 2.細い取り付けワイヤーを備えた磁気コア

高周波短波電流計
米。 3.熱収縮チューブ付き磁気コア

下端に同軸機器コネクタを備えた小さな（20 ... 30 cm）誘電体ロッドに取り付けます。コネクタからロッドの二次巻線まで、特性インピーダンス 50 オームの細い同軸ケーブルを引きます。

製造された変流器の品質を確認できるようになりました。これを行うために、図に示すスキームに従って測定を実行します。 4.

高周波短波電流計
米。 4. 測定スキーム

予想される伝達係数を推定しましょう。 R1を流れる電流はUです_〜で/R1. これを I に置き換えると_〜で前の式に代入すると、U が得られます。_O=U_〜で/ 20。

つまり、このような回路の伝達係数は 1/20、つまり -26 dB になります。これは、変圧器が完全に動作しているときです。この計算値を実際の値と比較してみましょう。 0,3～30 MHzの帯域での測定結果を図に示します。 5.

高周波短波電流計
米。 5. 0,3～30 MHzの帯域での測定結果

伝達係数と計算値の差は 0,9 dB 未満であることがわかります。つまり、トランスは非常に正確な測定センサーであることがわかりました。また、高周波エッジでの周波数応答の妨害が、トランスを通る実際の電流降下ではなく、フェライトの特性に関連しているという事実を保証することはできません。実際には、トランスを通過するワイヤのインダクタンスがゼロではないため、負荷インピーダンスが増加し、その結果 SWR がわずかに増加し (周波数 1,1 MHz で 30 に達します)、負荷電流が低下します。そして、周波数応答のグラフの低下は単に真実を示している可能性が非常に高く、RF 上の負荷の電流が低下しています。

いずれの場合も、1 ～ 0,3 MHz の周波数帯域で測定精度が非常に高い (誤差 30 dB 未満) ことがわかります。

上記の変流器はXNUMXつのバージョンで使用されます。

まず、自律操作 (たとえば、屋上でアンテナの電流を測定してその分布を調査するため、または送信機からのコモンモード電流を拡散する無線局のケーブルを見つけるため) の場合、入力インピーダンスが 50 オームのダイオード検波器が、測定限界のスイッチとポインタデバイスを備えた変圧器に接続されます。たとえば、図のようなものです。 6.

高周波短波電流計
米。 6.配線図

抵抗 R3 ～ R6 は、次の方法に従ってポインタデバイスの感度に基づいて選択されます。 SA1 スイッチの位置を「10 A」にすると、電源からデバイスの入力に 25 V の定電圧が供給され、抵抗 R6 を選択してフルスケール偏差が設定されます。これは素早く行う必要があり、抵抗器 R1 と R2 は非常に熱くなります。「3 A」の制限では、7,5 V の電圧で抵抗 R5 を選択して同じことを行います。「1 A」の制限では、2,5 V の電圧で抵抗 R4 を選択します。「0,3 A」の制限では、0,75 V の電圧で抵抗 R3 を選択します。

これは、ほぼすべてのアンテナを検査できる便利なスタンドアロン RF 電流計であることがわかりました。それは、どんな電流計の抵抗も、測定される回路の抵抗よりも何倍も小さいはずだからです。したがって、抵抗が数オーム未満の場所（短絡ループ、磁気フレーム、短いアンテナ）でこの RF 電流計を使用することは不可能であるだけでなく、不合理です。このような場所に電流計を入れると、電流が大きく変化してしまい、本当の値が分からなくなります。

低電流 (たとえば、さまざまなコードやケーブルの浮遊コモンモードノイズ電流) を測定するには、受信機またはスペクトラムアナライザの 50 オーム入力をトランスに接続します。

たとえば、図では。図７は、コンピュータ、モニタ、およびデジタルオシロスコープ（原則としてコンピュータも）が接続されている延長コードの電源コードにどのような信号が存在するかを示している。 7～160MHzの1,8メートルのアマチュアバンドが研究されています。

高周波短波電流計
米。 7. コンピュータ、モニタ、デジタルオシロスコープが接続されている延長コードの電源コード内の信号の存在を示すグラフ

このような暗い状況は、たった XNUMX つのスイッチング電源によってもたらされます。さらに、これらは依然として寄生放射線の基準を満たす優れた電源です。ただし、これは、DX の受信に干渉する可能性があるという事実を排除するものではありません。説明した HF 電流センサーは、干渉、ケーブル、デバイスの点で最も問題のあるものを見つけるのに役立ちます。

著者: I.ゴンチャレンコ

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