Лабораторная работа по оценке уровней сигналов радиовещательных станций УКВ/FM проведена в марте 2020. В качестве приемника - анализатор спектра Agilent, антенна - луч длиной около метра. Точка приема расположена в середине железобетонного здания закрывающего собой направление на север (окно выходит на юг). Местоположение р-н Соколиная гора (восток Москвы). Спектр в диапазоне УКВ:
Спектр в диапазоне FM:
Разбит на четыре сегмента:
Расстояния в таблицах приведены в километрах. Сортировка станций по принимаемым уровням сигнала.
Ранее я уже проводил оценку КПД своих тюнеров в полевых условиях, теперь проверю измерения в лабораторных условиях. Тюнеры для анализа: LC «Ёрш» ФНЧ с переключателем HiZ/LowZ, кнопочный T-тюнер ФВЧ, китайский KIT DIY Т-тюнер ФВЧ на магнитном кольце. Прочитать про каждый из них можно по ссылкам внизу статьи, а пока - обзорное фото.
Измерение выходной мощности генератора AA-340UP.
В работе используем антенный анализатор AA-340UP в качестве генератора измерительного сигнала. Отметим, что уровень 2 и 3 гармоник не более -30 дБм, поэтому их рассмотрением можно пренебречь.
Измерения в таблице выполнены на анализаторе спектре + приведены измерения на осциллографе.
F,
кГц
P, dBm
P, мВт
Vpp50 Ом,
В
P, мВт
P, dBm
1800
5.62
3.73
1.17
3.42
5.34
3500
5.67
3.74
1.16
3.36
5.26
7000
5.7
3.75
1.15
3.306
5.19
14000
5.6
3.65
1.14
3.249
5.11
21000
5.58
3.63
1.13
3.19
5.03
28000
5.2
3.343
1.13
3.19
5.03
Цифры отличаются на 0.3-0.4 дБ, т.к. отличаются параметры измерительных кабелей. Для дальнейшей работы принимаем оценки по осциллографу как основные, т.к. на нем будет измеряться и напряжение на эквиваленте антенны.
Теперь подключаем тюнер к АА-340UP и настраиваем выбранным тюнером нагрузочный безындукционный эквивалент по максимуму показаний осциллографа. Сводные таблицы представлены изображениями.
LC-тюнер «Ёрш» - ФНЧ c переключением HiZ/LowZ
Т-тюнер KIT (DIY) из AliExpress
Т-дискретный тюнер
Промежуточные выводы:
Т-тюнер
DIY (из AliExpress)
Хорошо согласует высокоомные антенны на частотах от
1800 до 21000 МГц. Выше, уже слишком много индуктивности от колечка! КПД сильно
снижается с ростом частоты, следовательно, материал кольца вносит больше
потерь, чем сопротивление намотки тонким проводом(!) На диапазоне 14 МГц, работают всего один-два
витка вокруг кольца, и омические потери минимальны. КПД изменяется от 57% до
26% или, если говорить о потерях, это от 2.4 до 5.8 дБ! В низкоомном варианте ситуация
получилась обратная, КПД лучше на высших диапазонах: от 29% до 89%, потери от
5.4 дБ до 0.5 дБ. Также можно видеть, что для высокоомных антенн, с ростом
сопротивления, растут потери, в данной модели тюнера на 1 дБ, при росте
сопротивления в 2 раза примерно с 800 до 1600 Ом.
LC-тюнер
«Ёрш» - ФНЧ c
переключением HiZ/LowZ
КПД сильно снижается с ростом частоты, что неожиданно.
КПД в высокоомном варианте изменяется от 80 % до 7% или, если говорить о потерях, это от 0.95 до 11.3 дБ! В низкоомном варианте удается согласовать
сопротивления на частотах от 7000 кГц и выше, при этом КПД не хуже 75%, и
потери не более 1 дБ! Также можно видеть, что для высокоомных антенн, с ростом
сопротивления, растут потери, в данной модели тюнера на 1 дБ, при росте
сопротивления в 2 раза примерно с 800 до 1600 Ом (диапазон 14000 кГц, КПД снижается c 85%
до 75%.)
Т-тюнер
на дискретных ёмкостях.
При работе на высокоомную нагрузку КПД снижается с
ростом частоты. При работе на низкоомную нагрузку КПД растет с ростом частоты.
С уменьшением высокоомного нагрузки с 1600 до 800 Ом, КПД незначительно
улучшается, потери немного уменьшаются на 0.1-1 дБ (зависит от частоты).
Составим обобщенную таблицу КПД и потерь в согласующих устройствах для близких значений КСВ, для каждого эквивалента и частоты.
Результаты лабораторной работы отличаются от ожидаемых, поэтому выполняем еще дополнительные измерения. Тюнеры подключаются к домашней антенне-лучу, а на расстоянии 10 метров записываются показания датчика поля.
Показаны параметры настройки тюнеров: СLC, КСВ, R, jX. Полученное значение напряжения для двух передаваемых мощностей 5Вт и 0,5Вт. Датчик поля показывает напряжение наводки сторонних полей dU около 27 мВ. Мы считаем, что измерение просто перекрывает эту наводку - значения типа MAX, или считаем, что наводку нужно вычитать из измерения - вариант RAZ.
Учитываем характеристику полупроводникового преобразователя и для перехода к дБ при U более 177 мВ используем 20*LOG10 иначе 10*LOG10. Желательно измерять схожие по силе сигналы, или меньшие 177 мВ, или уже бОльшие.
От 7 МГц и выше можно считать подключаемый луч высокоомной антенной, ниже 7 МГц – низкоомной.
Приведем табличку измерений по разным методикам и в разное время:
Частота,
кГц
Результат
2019, полем
Результат
2020, на резисторе
Результат
2020,
полем
1800
Не
выполнялось
Нет
данных
LC>T-KITна 2 дБ
3500
LC > T на 0.77 дБ
Нет
данных
LC>T на 0.6 дБ
LC>T-KITна 1.1 дБ
7000
LC > T на 1.45 дБ
LC > T на 0.4…1.64 дБ
LC>T на 0.2 дБ
LC> T-KITна 0.9 дБ
14000
LC > Tна 0.7 дБ
T>T-KITна 3 дБ
LC > Tна 2.5…3.5 дБ
LC>Tна 0.3 дБ
LC> T-KITна 2.72 дБ
21000
Нет
данных
LC > Tна 1.7 дБ
LC>Tна -0.11 дБ
LC> T-KITна 1 дБ
28000
LC > Tна 2 дБ
LC > Tна -5 дБ
LC>Tна -4.4 дБ
LC> T-KITна -2.9 дБ
T>T-KIT на 1.46
Комментарии:
3500: есть соответствие
7000: есть соответствие
14000: странное снижение КПД в измерениях с резистором
21000: нет сопоставления
28000: слишком большие потери у LC. Не соответствует полевым испытаниям. Если столбец «2020 полем» можно объяснить разной ДНА по сравнению с «2019 полем», то почему на резисторе такой слабый результат?!
Стоит придерживаться рекомендации, использовать воздушные индуктивности, воздушные конденсаторы и пластиковые корпуса. Металлы, карбонильные кольца, ферриты, изоляторы – всё снижает КПД тюнера.
Не найдено преимущество в легкости настройки Т-тюнером по сравнению с более простым Г-тюнером (LC)
Основное направление применения тюнера – согласование высокоомных проволочных антенн, следовательно, переключатель ёмкости вход/выход тюнера можно не применять, и собирать LC – тюнер по схеме «ФНЧ, ёмкость со стороны высокого импеданса».
Имеет смысл рассмотреть согласование низкоомных лучей и сравнить тюнеры в неосновном варианте их применения.(диапазоны 7/14/21 МГц, луч 10, 5, 3 метра + противовесы 3-10 метров)
В данной ремонтной работе подопытным образцом будет портативная колонка
JBL 4 Flip. Пациент уже получал ремонт, после которого стал чувствовать себя хуже.
Что имеем: Время работы без кабеля подзаряда не более 1 минуты, оба диффузора повреждены. Возможно, сильный магнит вырывал отвертку из рук ремонтера и протыкал диффузор, хотя скорее всего, они были нашинкованы в ярости!
Возможность воспроизведения звука сохранена (Кабель/Bluetooth). \
Резонансная система не нагружается, поэтому басов мало, есть эффекты шелеста в звучании. Такую колонку можно использовать совместно с компом в качестве громкоговорителя без претензий на качество.
Начнем ремонт с замены аккумулятора. В данной модели он имеет емкость 3000 ма*ч, и состоит из одного Li-ION элемента, что упрощают задачу подбора.
Для того, чтобы извлечь аккумулятор, потребуется:
1) снять защитную сетку диффузоров (на защелках);
2) открутить по два винтика справа и слева, удерживающих резиновую окантовку;
3) снять резиновую окантовку;
4) открутить по 5 винтиков с каждой стороны, удерживающих пассивные резонаторы;
5) снять резонаторы
6) за одним резонатором открутить два винтика, удерживающих крышку батарейного отсека.
В итоге извлеченный аккумулятор пробит напильником и не подлежит дальнейшей эксплуатации, но не очень-то и хотелось.
Аккумулятор под замену можно поискать на АлиЭкспресс что-то типа - https://aliexpress.ru/item/10000012510443.html 800 р (2020 год)
Размеры родного аккумулятора: 84х29х12 мм.
У меня нет времени ждать заказ, поэтому ставлю, то что есть под рукой. Аккумулятор от старого мобильника, вес 23 грамма, ёмкость около 400 ма*ч.
Плата контроля разряда перекочевывает со родного аккумулятора на замененный.
Теперь займемся диффузорами. Можно приобрести похожие по размеру на АлиЭкспресс https://aliexpress.ru/item/33013571037.html (840 р за пару, 2020 год).
А пока вырезаем заплатки из велосипедной камеры и приклеиваем клеем "Момент-гель". Тщательно промазываем края заплаток, важно обеспечить герметичность диффузоров!
Выдерживаем сутки и проверяем звучание.
Звук гораздо насыщеннее, чем перед ремонтом. Небольшой шелест на некоторых композициях все-таки слышен.
Собираем колонку, одеваем защитную сетку на диффузоры.
p.s.
Через месяц использования установил более емкий аккумулятор. Подошел от iPhone 4.
Особенности и полезные советы:
* Панель, пассивного диффузора, под которой отсек аккумулятора помечен буквами JBL,
находится со стороны кнопки включения питания:
* Контактные лапки микросхемы контроллера от родного аккумулятора оказадись разными.
Плюсовая - более плоская, немагнитная, и не поддается пайке. Минусовая - поуже, магнититься и облудилась легко. Поскольку плюсовая клемма общая для аккумулятора и JBL колонки (+bat = + pwr), подпаял другую шинку к контакту +pwr (два красных провода).
* Сам аккумулятор GB-510-423482-0100 (GB/T 18287-2000) немного шире отсека, но поскольку он запаян в легкий алюминиевый корпус по типу "зубная паста" и поддается небольшой деформации, я изогнул его примерно так, что лежа на столе зазор по центру аккумулятора составил 3-4 мм. Таким образом он помещается в отсек. Ёмкость аккумулятора около 1400 мА*ч, масса 26 грамм. Предыдущий весил 23 грамма (крепкий не гнущийся корпус) при ёмкости 300-400 мА*ч. Изгиб почти не заметен по представленным фото.
Лавриненков Игорь / R2AJA
Для связи mail: lis-soft /*at*/rambler точка ру
Спектр в диапазоне FM:
Расстояния в таблицах приведены в километрах. Сортировка станций по принимаемым уровням сигнала. 
