Иногда хорошо забытые методики и решения тех или иных задач могут оказаться полезными и в наши дни, несмотря на все успехи науки, техники и технологии за прошедшие годы. Датчик падающей и отраженной волн, о котором речь пойдет в этой статье, применялся радиолюбителями до середины 50-х годов прошлого века. Он был вытеснен датчиками, использующими широкополосные трансформаторы с магнитопроводами из карбонильного железа или феррита. Но и сегодня датчик "старого типа" позволяет в любительских условиях сделать хороший, действительно широкополосный измеритель падающей и отраженной мощности, т. е. КСВ.
Применительно к задачам любительской радиосвязи датчик падающей и отраженной волн должен обеспечивать достоверные показания в широкой полосе частот - от 1,8 до 30 МГц. Частотные пределы у распространенных в наши дни КСВ-метров с высокочастотным трансформатором ограничивает в первую очередь трансформатор. С появлением кольцевых магнитопроводов из феррита и карбонильного железа эта проблема вроде бы была решена - появились ВЧ трансформаторы, параметры которых сохраняются при изменении рабочей частоты в десять и более раз.
Казалось бы, сегодня проблема датчиков КСВ-метров надежно закрыта. Так оно и есть, когда речь идет о профессиональной аппаратуре и о выпускаемой промышленностью аппаратуре для любительской радиосвязи.
В радиолюбительской литературе опубликовано немало описаний подобных самодельных КСВ-метров. Однако, решив изготовить такой прибор по описанию в журнале, радиолюбитель очень часто сталкивается с проблемой найти подходящий по размерам и параметрам магнитопровод для высокочастотного трансформатора. В розничной торговле их почти не бывает, а покупка магнитопроводов на радиолюбительских рынках - это, чаще всего, операция "кот в мешке".
Если удалось приобрести магнитопровод, близкий по характеристикам к тому, что использовал автор повторяемой конструкции, то возникает следующий вопрос - что надо изменить в конструкции трансформатора, чтобы он нормально работал в требуемой полосе частот. Доступной методики проверки таких трансформаторов в радиолюбительской литературе нет, поэтому часто их делают по принципу "как получится".
В итоге радиолюбитель получает не измерительный прибор, а чего-то там показывающий индикатор. Между тем при изготовлении широкополосного (работающего во всей полосе частот KB диапазона) КСВ-метра можно вообще обойтись без высокочастотного трансформатора, заменив его на резистор. Именно так и делали радиолюбители в те годы, когда высококачественные магнитопроводы были им практически недоступны.
На рисунке приведена схема КСВ-метра, который использовал в согласующем устройстве американский радиолюбитель Алан Кинг (Allan W. King, "The "Z-Match" Antenna Coupler", QST, 1955, May, p. 11-13, 116, 118). В измерительный мост, который регистрирует падающую волну, входят R1, С6 и С7, а отраженную волну - R1, С2 и С5. Напряжение в диагоналях моста измеряют вольтметрами на диодах VD1 и VD2 соответственно.
Самый ответственный элемент этого КСВ-метра - безындукционный низкоомный резистор R1. В авторском варианте прибора этот резистор имел сопротивление 0,625 Ом и рассеиваемую мощность 8 Вт. Он был набран из 16 включенных параллельно резисторов сопротивлением 10 Ом и рассеиваемой мощностью 0,5 Вт каждый. Разумеется, что эти резисторы должны быть не проволочными. КСВ-метр предназначался для использования с передатчиком с выходной мощностью 250 Вт. При этом ток через резистор в случае хорошего согласования (КСВ около 1) будет около 2,3 А, а мощность, рассеиваемая резистором R1, - примерно 3,3 Вт. Заметный запас по рассеиваемой мощности выбран автором, по-видимому, для перестраховки, так как при больших КСВ ток через этот резистор может в определенных ситуациях быть больше приведенного выше значения.
Однако на практике настройку согласующего устройства, как правило, производят при уменьшенной мощности, поэтому мощность рассеивания этого резистора может быть и той, что требуется при малых значениях КСВ. Причем для случая КСВ = 1 она рассчитывается просто по законам Ома и Джоуля.
Номинал резистора R1 в определенных пределах не критичен. При выборе его учитывают два условия. Во-первых, есть ограничение снизу - при максимальной выходной мощности (и, следовательно, максимальном токе через него) падение напряжения на этом резисторе должно быть не менее 1 В. Во-вторых, есть ограничение сверху - потери мощности на нем должны быть незначительны по сравнению с выходной мощностью передатчика. Второе условие подкрепляется необходимостью не увеличивать заметно мощность рассеивания этого резистора, усложняя тем самым конструкцию прибора.
Как и в КСВ-метре с ВЧ трансформатором, подстроечные конденсаторы С5 и С6 должны быть с воздушным диэлектриком. Диоды VD1 и VD2 - высокочастотные германиевые (например, Д18).
В целом настройка и калибровка этого прибора не отличается от этих процедур для КСВ-метров с ВЧ трансформатором. Подключив на выход прибора (разъем XW2) эквивалент антенны конденсатором С5, добиваются балансировки моста отраженной волны. Затем эквивалент антенны подключают к разъему XW1 и балансируют второй мост схемы конденсатором С6.