2. Измерительный КСВ мост для NWT-7, от UB3TAF

Created 29/12/2011

    Хочется сказать: "Измерительный мост КСВ" - по сути своей не измеряет КСВ, он позволяет определить значение рассогласования сопротивления в одном из плеч моста. Далее по нему можно вычислить значение КСВ, которое будет, если измеряемую цепь поставить в реальное устройство с волновым сопротивлением использованным в измерительном мосте. Примерно так... В общем - это измерительный мост, у меня вся логика восприятия устройства меняется от названия :)

Преамбула

  Возникла мысль сделать измерительный мост для работы на УКВ, т.к. синтезатор на ADF4350 уже запущен в работу. Но рассматривая устройство существующего моста для NWT, становится понятно, что работать на УКВ он не будет, т.к. присутствуют ВЧ трансформаторы. В тоже время изучая форум http://forum.vhfdx.ru/index.php попались схемы УКВ мостов, у которых в диагональ моста просто был включен детектор без использования каких либо согласующих устройств. Осталось только проверить данную концепцию на NWT и испытать.

   Самые большие вопросы, которые возникали: "А почему этого ни сделал dl1alt и будет ли софт NWT работать с внешним измерительным мостом?". Я пришел к выводу, что автор не воспользовался этой возможностью, т.к. перед работой с измерительным мостом надо откалибровать детектор, а потом его подключать, что он собственно и реализовал. Ну, а на второй вопрос, ответ нашелся просто..., я попробовал внешний детектор и все встало на свои места - работать может.

  Сейчас все позади, внешний детектор может работать в составе внешнего измерительного моста, а алгоритм калибровки детектора, когда он уже впаян в измерительный мост я тоже придумал.

  На данный момент опробованы два измерительных моста: один на AD8307, а второй на AD8310. Т.к. ДД для работы в мосте большой не нужен, то можно и нужно использовать AD8307, я так изначально и планировал - AD8310 это избыточно.

   С AD8310 сделал мост, т.к. не смог получить желанную горизонтальныю линию для нагрузки 100 Ом - КСВ=2. Но как оказалось что детектор здесь вообще ни причем, основная проблема была в эталонных нагрузках, с которыми работает мост.

   Нагрузка от компьютерных коаксиальных Ethernet, вообще сделана халявно, внутри обычный аксиальный резистор на 51 Ом, да еще 5% - эта нагрузка на 50 МГц уже дает КСВ=1.1

Если у Вас нет нормальной тарированной нагрузки, то ее надо делать из SMD резисторов и чем меньше, тем лучше. Мой первоначальный мост для NWT с феритовым кольцом работал лучше, чем данные мосты , когда в экачестве эталонной нагрузки использовался терминатор Ethernet.

Измерительный мост на AD8307

Измерительный мост на AD8310

  Данный измерительный мост лучше чем на AD8307, только тем что у детектора есть возможность изменить наклон передаточной характеристики и увеличить ее до 38мв/Дб. Это позволяет сделать шаг при измерениях 0.1Дб и соответственно уменьшить ступеньки на графиках КСВ.

Калибровка моста

  Калибровка проходит в два этапа, сначала калибруется детектор, который входит в состав моста, а потом сам мост.

  Калибровка детектора:

• • Подключаем вход Rref  к выходу генератора NWT, через кабель или переходник.

  • Второй (противоположный) вход Zx замыкаем на землю. Я замыкал просто проволочкой, но лучше сделать специальную заглушку. Если посмотреть на схему, то получается что к генератору подключен детектор и паралельно ему резисторы 50+50 Ом и 110 Ом, что в совокупности со входным сопротивлением детектора около 1000 Ом, дает необходимые 50 Ом нагрузки для генератора.

  • Выбираем режим работы - ГКЧ

  • Далее калибруем детектор, как обычный внешний детектор NWT. В настройках программы PC надо поставить что вы работате с двумя детекторами. Далее ставим галочку напротив второго канала. В меню ГКЧ указываем пункт - Калибровка второго канала и по стандартной схеме... Калибровка логарифмического детектора. Для 9999 значений надо прогнать калибровку всего частотного диапазона при двух уровнях 0 Дб и 40 Дб.

  • При калибровке укажите название детектора, например "SWR_8307", ну и в конце название файла SWR_8307.

  •  Можно проверить калибровку. Ставим сканирование 300 точек, нажимаем "Многократно" и меняем значение аттенюатора, линия должна смещаться на указанное значение Дб.

  Калибровка моста:

• • Подключаем мост как указано на схеме. В вершину моста генератор, слева эталонную нагрузку 50 Ом. Вход Zx оставляем не подключенным.

  • Выбираем режим работы - КСВ.

  • В меню ГКЧ указываем пункт - Калибровка второго канала. Далее будет произведена калибровка и программа предложит вам указать файл куда сохранить значения. Вам необходимо выбрать файл, который вы создали при калибровке детектора на первом шаге. Например   "SWR_8307". Программа спросит разрешения его переписать..., жмем "Ок".

  • Калибровка закончена.

Платы и конструкция

• 1. Оба измерительных моста сделаны как внешние детекторы, с симметричными нагрузками, одна из которых эталонная, а вторая измеряемая. Какая из нагрузок эталонная, а какая измеряемая совершенно не важно, т.к. мост симметричен.

  2. Мосты сделаны на обычном двухстороннем стеклотекстолите, вторая сторона земля.

  3. В качестве входа для подключения генератора использован кусочек коаксиального кабеля минимальной длины, у меня 4см, а далее разъем. Это сделано для того что бы стоячие волны были минимальны, т.к. детектор при некоторых видах измерений не согласован и не имеет сопротивление 50 Ом для выхода генератора и соответственно КСВ всей конструкции ухудшается.

  4. Весь мост запаян в жестяную коробочку, перед детектором стоит перегородка - ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!.

  5. Подключение моста к NWT происходит обычным кабелем от компьютерной мышки.

  6. Внутри NWT, кабель подключения внешних детекторов намотан на феритовое кольцо 3 витка. Какое возьмете кольцо, то и будет хорошо, чем больше кольцо и его проницаемость, тем лучше. Этим вы разрываете по ВЧ петлю, которая образуется по земляному проводу от выхода генератора ко входу детектора.

  7. Платы прилагаются.

  8. Очень внимательно надо отнестись к изготовлению эталонной нагрузки, её надо сделать на SMD резисторах, для работы до 100Мгц, типоразмер не важен. Конструкции эталона у меня пока нет, только идеи, надо запихнуть SMD в обычный разъем BNC. Когда я в процессе экспериментов ставил SMD резисторы вместо терминатора Ethernet, то линия КСВ становилась почти горизонтальной при измерениях активных сопротивлений.

  9. Два резистора в верху моста, которые подключены к генератору должны быть 1% точности 49,9 Ом, или подберите пару ближайших одинаковых.

Результаты

Прикладываю два графика КСВ:

1. Две нагрузки по 50 Ом (два терминатора BNC для Ethernet), т.к. они одинаковые и сопротивлени я подобрал, то КСВ=1.

2. Эталонная нагрузка BNC терминатор 50 Ом, а Zx нагружен аксиальным резистором 100 Ом и КСВ должен быть равен 2.0