2. SWR BRIDGE - следующие результаты

25/04/2012
 
   Наконец сделал SWR BRIDGE, который меня на данный момент меня устраивает и его не стыдно показать общественности для работы на частотах до 4.4 GHz.
    Для работы с мостом был сделан еще и внешний детектор на ADL5513.

SWR BRIDGE

    Собственно теперь самое интересное.  Всего было сделано 5 вариантов мостов разных конструкционно, схемотехнически и с разными платами. Причем приходилось каждый раз делать как начистовик, т.к. на этих частотах монтажкой не обойдешься.
    Схема моста и его конструкция. Схема конечно стандартная, а некоторые ухищрения подсмотрены у RHDE and Schwarz и разжеваны мне на форуме 
Коментарии по схеме и конструкции:
  • Вместо резисторов по 50 Ом в верхнем плече стоят резисторы по 39,2 Ома и к ним добавлены последовательно резисторы по 11 Ом, что примерно есть те заветные 50 Ом. Добавка из резистора 11 Ом позволяет получить меньший разбег значений напряжений разбалансировки  при коротком замыкании на входе Zx и когда этот вывод в воздухе. Если в диагональ моста поставить 50 Ом, которые дает подключаемый внешний детектор и нарисовать эквивалентную схему, то станет все понятно.
  • Эталонный резистор 50 Ом сделан как два резистора по 100 Ом 0603. Резистор 11 Ом частично выполняет роль поглотителя волны и для отраженной волны является препятствием. Ветка с эталонным резистором сделана как симметричная для ветки Rx, длинная линия 60 Ом, затем резистор 11 Ом, затем опять длинная линия 50 Ом и потом эталонная нагрузка. 


Собственно результаты

Самым хорошим КСВ показали себя мои аттенюаторы, поэтому их собственно я и использовал для балансировки моста. Сделанные на плате поглотители тоже оказались на высоте, если учесть что это обычные smd резисторы и в половине случаев даже не 1%.

Первый график - подключены в качестве нагрузки Аттенюаторы и мост соответственно сбалансирован.
Я считаю результат как минимум на хорошо....

 Второй график - Антенна от роутера ASUS 2.4 GHz (полная полоса обзора)
Антенна от модема CDMA 450 MHz (полоса обзора до 1.5 GHz)


Все мои купленные терминаторы SMA на 50 Ом, как говорится комментарии излишни.

      После таких графиков не удержался, вскрыл один терминатор DC-3 GHz ... :)  Все мои предположения оправдались, аксиальный резистор... Причем на противоположном конце он даже не припаян, вывод загнут и вставлен в трубку, я в шоке.

     Хотелось очень оценить реальность значений КСВ, но сделать это можно имея нормальные эталоны коих нету. Все что вы видите сделано без единого СВЧ измерительного прибора и соответственно можно относится как к показометру. Но жить стало намного легче, т.к. для настройки СВЧ более чем достаточно, настроить можно все что угодно.
    Один раз удалось косвенно убедится в том что и цифры вобщем не далеки от истины. Делал, когда запускал ADF4350, терминаторы из SMA разъемов и SMD резисторов, резисторы запихнул внутрь разъема. Конструкционно полчилось хлипко и внутри один резистор наверное сломался, а второй на 100 Ом остался. Вот такой график КСВ я получил со своим терминатором, теперь уже на 100 Ом из SMD резисторов 0805.

    Результаты после всех настроек честно говоря вдохновили на новые идеи. Есть идея воплощенная в конкретную схему сделать мост со встроенным детектором, но с симметричной схемой включения моста и подавлением синфазной составляющей, но кончился тонкий текстолит и бинокли.... Это должен быть вообще прорыв...
    Есть еще опробованные конструкции других мостов. Мост без коаксиала на одном BN43-2402 работает легко до 2,5 GHz. Если кому будет интересно опубликую. Только попробую последнюю версию, т.к. плату сделал, но не спаял, сделал более продвинутый мост.

Конструкция и детали

  • Все резисторы 0603 1%, кроме резисторов на 270 Ом, вместо них поставил 0402 5%, но т.к. они стоят впараллель, то точность лучше чем 5%. Конечное можно все поставить 0603 или 0402. Желательно 1%.
  • Кабель на 50 Ом был выкушен из ноутбука - диаметр 1.5мм. Главное условие - он должен пройти в бинокли и центральная изоляция кабеля при пайке не должена деформироваться :). Я его перепаивал кучу раз, даже удивляюсь что не ухудшались параметры моста. А вообще нужен жесткий коаксиал 1мм или фторопластовый кабель.
  • коаксиальные кабели пропущены через два бинокля BN43-2404 (а вообще надо 3 шт.), а еще два бинокля BN61-2402 одеты одной дыркой на каждый коаксиал для балансировки и стоят вертикально, см. фото. Брал вот тут.
  • Если будет использоваться жесткий коаксиал, то обязательна изоляция внешней трубки от феррита термоусадкой. И внешняя оплетка кабеля (если кабель) после зачистки не должна касаться феррита, иначе все перестанет работать.
  • Коаксиал при монтаже должен иметь наименьшую длину оголенных частей. С оплетки снимается внешняя оболока и нерасплетая ее залуживается и припаивается.
  • Когда делается фиксация феррита к плате, то клей не должен соединять феррит с землей, иначе ухудшится КСВ. В следущей версии хочу плату после пайки покрыть акриловым лаком, а потом уже приклеивать ферит на лак, вроде должны параметры остаться в норме, но еще не попробовал.
  • Плата на обычном советском двухстороннем текстолите 1мм, а ля FR-4. RUSSIA рулит... :)
  • Не забудьте пропаять все перемычки между сторонами.
  • Между двумя крайними биноклями стоит перегородка, она не должна касаться ни оплетки кабеля (если это жесткий коаксиал) ни самих биноклей. Перегородка обязательна, т.к. надо по максимуму развязать детектор от входа.
  • Ширина дорожек расчитана под толщину текстолита 1мм, на толщине текстолита 1.5мм дорожки должны быть очень широкими и ни чего не получится, а если текстолит тоньше 1мм, то надо все пересчитать, волновое сопротивление на схеме указано.
  • Конечное что-бы настроить мост надо иметь хоть какую нибудь эталонную нагрузку, которая работает до 5 GHz и имеет низкий КСВ. В моем случае я купил 4 терминатора 50 Ом DC-3GHz и два аттенюатора 50 Ом 20dB DC-6GHz. Как видно из графиков терминаторы оказались никакие и вместо эталонной нагрузки я использовал те же самые аттенюаторы воткнув их в гнездо Zx и нагрузив терминатором, разница колосальная. Могу сказать что если написано до 3-х GHz, то это откровенный мусор, хотя от именитых фирм не пробовал. Брал все аттенюаторы, терминаторы, разъемы вот тут , здесь же заказл кусок кабеля 40" 1M semi-flexible RG047 0.047" RF coaxial cable для новых экспериментов.
  • Подключение ADF4350 и моста надо делать через жесткий переходник, так же подключаем детектор, когда его калибруем, здесь очень кстати подходит разъем папа на детекторе. 

Настройка моста 

  1. Переключаем NWT на работу с ADF4350.
  2. Сначала калибруем внешний детектор по стандартной схеме. Единственно..., аттенюаторы используем внешние.
  3. Затем подключаем мост, к нему детектор, нагрузку на Zx НЕ ПОДКЛЮЧАЕМ. Все желательно подключить без кабелей. Единственный кабель, который можно использовать это от ADF4350 до моста, но и он при реальных измерениях даст стоячую волну волну, а при значениях близких к 1 (когда в Zx включен эталон) все Ок.
  4. Отключаем маткоррекцию на измеряемом канале и в режиме ГКЧ делаем одиночное сканирование 300 точек. Полученный график будет показывать сигнал, который дошел до детектора. Это график сигнала, когда мост не сбалансирован. Он  будет на 15-20 Дб ниже нулевой линии и весь кривой - это нормально, т.к. есть трансформатор по пути сигнала. Переходим на закладку графиков и запоминаем этот график - давим "Взять" и отображаем его  "вкл" :) 
  5. Теперь подключаем эталонную нагрузку 50 Ом (я подключал аттенюаторы). Нагрузка должна сбалансировать мост и в идеале до детектора должен дойти 0 сигнала, но так не происходит. Сигнал уменьшается на 10-30 дб в зависимости от частоты сигнала и качества сбалансированности моста на данной частоте. Запускаем многократное сканирование на 300 точек и видим два графика, один когда мост не сбалансирован (он выше и записан), второй когда мост якобы сбалансирован. Дельта между графиками показывает качество балансировки моста, чем дельта больше, тем лучше. На низких частотах она естественно больше, а ближе 3-м GHz у меня сходила на нет. Начинаем двигать два бинокля, которые одеты сверху по схеме на каждый из коаксиалов друг относительно друга. В результате графики должны стать как можно более параллельными и как можно дальше друг от друга. Значение больше 30 дБ можно считать хорошим, а меньше 20 Дб плохим и искать конструкционную ошибку.
  6. Затем переключаемся в режим измерения КСВ. Калибруемся стандартно для режима КСВ. Проверяем КСВ. Чем ближе линия к 1 тем лучше. Мой график см выше.
  7. Если все Ок, то крепим бинокли клеем  (как крепить, читайте выше) и закрываем коробочку.
Enjoy, 73
ċ
SWR_BRIDGE_2402_1mm_2.lay
(26k)
Andrey Sobol,
25 апр. 2012 г., 11:17
Comments