КСВ мост для NWT-7

Все мосты уже описаны, я постараюсь только описать создание моста с нужными вам характеристиками и сформулировать принципы.

Схема рефлектометра, которая гуляет по инету для NWT.

Начало обмоток трасформатора вверху.

Кстати вот схема автора, на ней и данные трансформатора.

На что стоит обратить внимание для моего варианта

1. На приведенной схеме нарисован трансформатор и на первый взгляд здесь трансформатор подключенный к Zx, но на самом деле здесь трасформатор на ТДЛ (трансформатор на длинных линиях), подключенный к точкам диагонали моста, а выход его подключен к детектору. ТДЛ здесь выполняет функцию приведения симметричного выхода диагонали моста к несемметричному входу детектора. Кстати у РЭДа написано, что данный симметрирующий трансформатор не будет работать как симметрирующий, а у Григорова я нашел фразу, что не будет работать только при передаче больших мощностей, поэтому пробуем.

2. Данная схема и прибор NWT измеряют напряжение рассогласования в диагонали моста и это напряжение измеряет детектор. Соответственно что бы получить КСВ близкое к 1 как результат вычесленный NWT, надо всячески уменьшать наводку от генератора на вход детектора. Для этого все подключения от генератора, входа Zx и детектора надо делать коаксиальным кабелем и уменьшать длину не закрытых кабелем участков центральной жилы. Для этой конструкции предпочтительно кабель вывести сразу из баянетного разъема и припаять его прямо к месту подачи сигнала, см. мои фото. Вариант когда у Вас внутри коробочки будет разъем Мама, а на него все вешать - это плохой вариант и будет большая наводка на детектор. В этом случае NWT покажет большой КСВ даже при нагрузке 50 Ом на разъеме Zx. В общем экранировкой детектора в мосте определяется минимальный уровень КСВ до которого опустится график.

3. По поводу большого нелинейного участка в нижней части диапазона. Если открыть Э.Рэда, то там четко написано - ТДЛ начинает работать c КСВ<1.1 от частоты где Xобмотки>10*Z. Т.е. если у нас волновое сопротивление детектора 50 Ом, то индуктивное сопротивление обмотки ТДЛ должно быть не меньше 500 Ом на низшей рабочей частоте. Для кольца 1000НМ К10*7*4 и 8 витков, минимальная частота будет в районе 1 Мгц (у меня в первом варианте получалось так). В моем варианте, который вы видите на фото - Кольцо 2000НМ диаметром 15 мм и обмотки по 20 витков скрученными вместе ПЭВ-2 0.28 с шагом скрутки 4 на каждый сантиметр. В этом случае ТДЛ работает начиная от 50кГц с КСВ=1.1 на нагрузке 50 Ом, а уже с 200кГц КСВ в районе 1.02-1.05 и до 70 мГц с КСВ не более 1.1. Если переключить в режим ГКЧ, то можно увидеть что график уровня на детекторе -60дб, я думаю больше и не сделать.

4. Если у Вас нет провода 0,25-0,35, то можно мотать любым до 0,8мм, только надо брать другой шаг скрутки, т.к. меняя шаг скрутки вы изменяете волновое сопротивление линии из двух проводов, а оно должно быть 50 Ом. График для волнового сопротивления двупроводных линий и скрученных проводов тоже есть у Э.Рэда.

5. Если вам нужна рабочая частота больше 70 мГц, то трансформатор на кольце надо заменить на трансформатор с использованием коаксиального кабеля, но принципы те же - экранируйте детектор и индуктивность обмотки должна быть более 500 Ом на низшей частоте. Но наверное проще сделать разные мосты для ВЧ и НЧ.

Фото моего варианта

Для крепления кольца применил термоклей, при этом КСВ ухудшился на ВЧ на 0,05, если кому это критично или есть фанаты метрологии, то придумывайте свой способ крепления :)

Вариант 10 витков + 27p компенсационная емкость

1. Уменьшил количество витков в трансформаторе до 10. При этом все частотные характеристики сместились. КСВ 1,1 начиная с 250 кГц при нагрузке 50 Ом. Это было сделано что бы не ставить большое значение компенсационной емкости параллельно детектору, да и не надо ниже. В окончательной версии емкость 27p стоит параллельно детектору, что бы убрать бугор, который появился при окончательной настройке на реальных сопротивлениях.

2. Прилагаю полученные графики. Для тестов использовал обычные резисторы 0,125 Вт воткнутые в BNC с длинными выводами (без калибровки):

Диапазон 50кГц - 2Мгц с нагрузкой 50 Ом - компьютерная от Ethernet

Диапазон 50кГц - 70Мгц с нагрузкой 50 Ом - компьютерная от Ethernet

Диапазон 50кГц - 70Мгц с нагрузкой 100 Ом

Диапазон 50кГц - 70Мгц с нагрузкой 200 Ом

3. На данный момент считаю оптимально было бы иметь в трансформаторе 15 витков на кольце 2000HM диаметром 15 мм (опять же как написано у Рэда). И емкость компенсационная существенно не меняется.

4. Чтобы подобрать компенсационную емкость надо при измерении КСВ с нагрузкой например 200 Ом, подобрать ее так, что бы минимизировать разброс заначения КСВ от среднего в измеряемом диапазоне. В моем случае от 250кГц до 70мГц. Выше 70мГц завал уже является ограничением полосы ТДЛ сверху, при нагрузке 50 Ом этого не видно.

На графиках с резисторами 100 Ом и 200 Ом видно, что нормальные значения КСВ начинаются с 0,4 мГц.

Вариант 16 витков + 27p компенсационная емкость, Индуктивность ТДЛ 550 мкГн

Убил еще один вечер, но счастья  не испытал, все примерно тоже, только нижния рабочая точка в районе 200кГц. Графики прилагаю (без калибровки):

Диапазон 10кГц - 2Мгц с нагрузкой 50 Ом - компьютерная от Ethernet

Диапазон 10кГц - 2Мгц с нагрузкой 200 Ом

Диапазон 10кГц - 70Мгц с нагрузкой 200 Ом

Единственно практически полезный вывод который получил - Если использовать термоклей, то он не должен касаться контактных площадок, тогда все ОК.  Он не должен касаться даже земли, только на диэлектрик.

Низшей рабочей частотой я считаю частоту на которой корректные значения КСВ на нагрузках отличных от 50 Ом, т.к. на 50 Ом всё Ок, а вот нелинейности при других значениях больше, см. графики для 100 и 200 Ом

КСВ Мост на длинных линиях

Для тех кто хочет получить более качественные показатели в высочастотной области, есть еще вараинт этого моста, схема выше. Сам я его не собирал.

Рекомендации по мосту на длинных линиях:

1. Нижняя частота отпеределяется индуктивностью которую образует кусок кабеля продетый через ферит, принципы теже что я описал выше. Поэтому если нужен нижний участок надевайте больше ферита :).

2. Верхняя частота определяется частотой детектора, но наверное не более 1ГГц.

3. Для того чтобы получить показания КСВ=1.0 надо опять же уменьшить влияние на детектор со стороны входа, а для этого надо поставить перегородку в месте выхода кабелей из ферита (со стороны детектора) и Мост должен быть полностью симметричным.

4. Еще у меня показания улучшались, когда ферит изолирован от корпуса устройства.

5. Детали SMD с минимальной длинной выводов.

Литература

1. Э.Рэд - Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике

2. Что такое ШПТЛ