Самым доступным и популярным среди радиолюбителей измерительным прибором, вне всякого сомнения, является обычный цифровой мультиметр. Однако большинство недорогих мультиметров предназначены для повседневных измерений и не имеют специальных функций, таких как измерение напряжения высокой частоты малых уровней. Частотный диапазон таких приборов в лучшем случае ограничен несколькими килогерцами, а чаще всего — и того меньше.
Если вы занимаетесь высокочастотной техникой — конструируете радиоприёмники, радиопередатчики, настраиваете контуры, радиочастотные каскады и гетеродины, — вам время от времени необходимо измерять небольшие ВЧ-напряжения. В этом случае на помощь приходит простая и эффективная приставка к мультиметру — ВЧ-детектор (щуп-пробник).
Принцип работы ВЧ-приставки
Идея приставки предельно проста: она преобразует переменное высокочастотное напряжение в постоянное, которое обычный мультиметр способен измерить без каких-либо проблем. По сути, приставка представляет собой детекторную головку — выпрямитель на основе чувствительного германиевого диода или диода Шоттки.
Основные требования к такой приставке:
- малая входная ёмкость (желательно менее 3 пФ), чтобы щуп не вносил заметных изменений в работу исследуемого каскада;
- высокая чувствительность — возможность измерять напряжения от единиц милливольт;
- широкий частотный диапазон;
- экранирование для защиты от наводок.
Простая приставка на германиевых диодах
Классический вариант приставки собирается на германиевых диодах и имеет очень малую входную ёмкость — менее трёх пикофарад. Благодаря этому приставку можно напрямую подключать к контуру ВЧ-каскада или гетеродина, не опасаясь расстройки контура.
В схеме можно применить германиевые диоды Д18, Д9, ГД507 и другие; Наилучшие результаты, по отзывам радиолюбителей, были получены с диодами Д18 — при этом чувствительность приставки составила около 12 мВ.
Рекомендации по конструкции
- Корпус. Приставку следует собрать в небольшом экранированном корпусе. На корпусе располагаются клеммы или короткие провода для подключения к измеряемой цепи.
- Соединение с мультиметром. Измерительная головка подключается к мультиметру отрезком телевизионного коаксиального кабеля типа РК-75. Чем короче кабель — тем лучше, поскольку длинный кабель вносит дополнительную ёмкость и наводки.
Широкополосный щуп-приставка
Более совершенный вариант — широкополосный щуп, предназначенный для совместной работы с мультиметром, у которого входное сопротивление составляет не менее 10 МОм; Мультиметр при этом включается в режим измерения постоянного напряжения; Для удобства измерений желательно, чтобы прибор имел автоматический переключатель пределов измерения.
Такой щуп преобразует переменное напряжение (в т.ч. высокочастотное) в постоянное и позволяет работать в широком диапазоне частот. Применение диодов Шоттки вместо германиевых улучшает характеристики приставки за счёт меньшего прямого падения напряжения и лучших высокочастотных свойств;
Приставки на специализированных микросхемах
Для более серьёзных задач существуют щупы на специализированных микросхемах. Они обеспечивают:
- расширенный частотный диапазон, до 500 МГц;
- большой динамический диапазон измерений;
- индикацию напряжения в децибелах относительно 1 В (дБВ), что удобно при работе с радиотрактами.
Такие приставки сложнее в изготовлении и требуют питания, но по своим возможностям приближаются к профессиональным ВЧ-милливольтметрам.
Практические советы по применению
- Перед измерениями желательно проградуировать приставку, подавая на неё известные напряжения с генератора сигналов;
- Помните, что простой детектор измеряет пиковое значение напряжения; для синусоидального сигнала действующее значение можно пересчитать, разделив результат на √2.
- При измерениях в резонансных контурах подключайте щуп максимально короткими проводниками, чтобы минимизировать влияние на контур.
- Не превышайте допустимое обратное напряжение диодов — для измерения больших ВЧ-напряжений используйте делитель.
Приставка для измерения ВЧ-напряжения — простое, дешёвое и чрезвычайно полезное дополнение к обычному цифровому мультиметру. Даже самый простой детектор на германиевом диоде, собранный в экранированном корпусе, позволяет измерять напряжения от десятков милливольт в широком диапазоне частот. Это делает её незаменимым инструментом при настройке приёмников, передатчиков, генераторов и другой высокочастотной аппаратуры в домашней радиолаборатории.