При работе с высокочастотными цепями, усилителями мощности, передатчиками, антенными согласующими устройствами — часто возникает задача измерить ВЧ-напряжение на нагрузке 50 Ом, не внося при этом заметных искажений в работу схемы․ Прямое подключение осциллографа или вольтметра к точке измерения не всегда возможно: входная ёмкость прибора шунтирует цепь, а амплитуда сигнала может превышать допустимый предел входа․ Решением служит головка делителя ВЧ напряжения, компактный резистивный (или компенсированный) делитель, согласованный с волновым сопротивлением линии 50 Ом․

Назначение и область применения

• Измерение амплитуды ВЧ-сигнала на эквиваленте нагрузки 50 Ом;
• Контроль выходной мощности усилителей и передатчиков;
• Подключение осциллографа к цепям с высоким уровнем сигнала;
• Поверка и градуировка измерительных трактов;
• Использование в составе ВЧ-вольтметров и детекторных головок․

Принцип работы

Головка делителя строится по классической схеме резистивного делителя напряжения из двух резисторов R1 (верхнее плечо) и R2 (нижнее плечо)․ Выходное напряжение определяется соотношением:

Uвых = Uвх × R2 / (R1 + R2)

Ключевая особенность ВЧ-исполнения — требование согласования․ Входное сопротивление головки, подключаемой параллельно линии или нагрузке, должно быть либо равно 50 Ом (проходной вариант), либо значительно больше 50 Ом (щуповой вариант с высокоомным входом), чтобы не нарушать КСВ тракта․

Типовая схема делителя 1:10

Наиболее распространённый вариант — делитель 1:10 на двух резисторах:

• R1 = 450 Ом (или сборка 390 + 62 Ом);
• R2 = 50 Ом․

Коэффициент деления: K = (450 + 50) / 50 = 10․ Входное сопротивление такой головки — 500 Ом, что в десять раз превышает волновое сопротивление линии и практически не нагружает цепь (вносимое затухание менее 0,1 дБ)․

Схема подключения

Точка измерения (нагрузка 50 Ом) → резистор R1 → узел съёма сигнала → резистор R2 → общий провод (корпус, оплётка кабеля)․ С узла съёма сигнал через короткий коаксиальный кабель 50 Ом подаётся на осциллограф или детектор․ В ряде конструкций последовательно с выходом устанавливают согласующий резистор 50 Ом, компенсирующий влияние кабеля и входной ёмкости прибора․

Конструктивные требования

• Резисторы — только безындуктивные или малоиндуктивные: металлоплёночные (МЛТ, С2-29, ТВО), чип-резисторы в корпусах 0805/1206․ Проволочные резисторы недопустимы из-за паразитной индуктивности․
• Монтаж — навесной, с минимальной длиной выводов; общая точка заземления должна быть короткой и массивной․
• Корпус — экранирующий, металлический, с коаксиальными разъёмами (BNC, SMA, СР-50) на входе и выходе․
• Мощность — резистор R1 должен рассеивать основную часть мощности сигнала; для измерений на выходе усилителя 100 Вт верхнее плечо набирают из нескольких резисторов ТВО-60 или аналогичных․

Частотная компенсация

На частотах выше десятков мегагерц паразитные ёмкости резисторов и монтажа искажают АЧХ делителя․ Для широкополосных головок применяют компенсированный делитель: параллельно каждому резистору включают конденсаторы C1 и C2 так, чтобы выполнялось условие:

R1 × C1 = R2 × C2

При этом коэффициент деления перестаёт зависеть от частоты․ Один из конденсаторов делают подстроечным для точной настройки по прямоугольному сигналу или по минимуму завала АЧХ․

Проверка и градуировка

Готовую головку проверяют генератором сигналов и осциллографом: на вход подают сигнал известной амплитуды и сравнивают показания на выходе с расчётным коэффициентом деления․ Контроль ведут на нескольких частотах в рабочем диапазоне․ При отклонениях подбирают номиналы резисторов или подстраивают компенсирующую ёмкость․

Меры безопасности

При измерениях на мощных каскадах и высоковольтных цепях необходимо соблюдать изоляционные расстояния, использовать демпфирующие резисторы для подавления паразитных ВЧ-колебаний и не прикасаться к элементам головки во время работы устройства․ Все соединения выполняют при обесточенной схеме․

Головка делителя ВЧ напряжения 50 Ом — простое, но ответственное измерительное приспособление․ Правильный выбор безындуктивных резисторов, аккуратный экранированный монтаж и частотная компенсация позволяют получить точный и широкополосный делитель, пригодный для контроля сигналов в любительской и профессиональной радиоаппаратуре․