Автор Тема: Правильный УКВ мост и правильная методика измерения КСВ  (Прочитано 47131 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
        Здравствуйте, коллеги. Хотел бы в этой теме обсудить вопрос правильного конструктива и правильного изготовления моста для измерения КСВ на УКВ, а так же вопрос правильной методики измерения и самого измерения КСВ мостовым методом. Обсудить и сопутствующие  вопросы: применяемые девайсы и прочее. Кто как панорамно смотрит изменение КСВ в зависимости от частоты самодельными приборами и производит ли при этом непосредственное измерение значение КСВ. Промышленные приборы не хотелось бы рассматривать.
         Иван RA3WDK разработал прибор, который может работать панорамой КСВ,  но я не знаю можно ли этим прибором измерять значение КСВ и какова методика. У меня все узлы подобного прибора так же сделаны, они стоят в корпусе, но не доходят руки до полного завершения прибора. Там, правда есть и генератор шума и частотомер. Это измерительный комплект УКВиста. Очень хотелось, что бы поддержку этой теме оказали те, кто занимается разработкой приборов и их ремонтом,  кто видел подобное железо изнутри.
          Думаю, что имеет смысл обсудить два проекта. Один для частот не выше 1300 МГц, а то и до 432 МГц. Второй для 1300 МГц и выше. Пока не знаю до какой степени по частоте можно сделать мост дома. Токарные и фрезерные работы при необходимости могу применить если какой-то конструктив позволит сделать приличную частоту работы моста. Появлению этой темы предшествовало то, что мне удалось купить четыре эталона КСВ с советскими разъемами N типа и, кроме того, эталоны КСВ, работающие на 5600 МГц  может изготовить и оттарировать на этих частотах RA3WDK .
        Мост, приведенный на Рис1. – Рис3. разрабатывался для работы в качестве просто панорамы КСВ с характериографом Х1-47.     Он позволял определить частоты характеристических точек графика изменения КСВ от частоты. Этого порой бывало достаточно. Затем были изготовлены и поверены эталоны КСВ   для этого моста и можно  было при помощи портативных радиостанций измерять значение КСВ нагрузки на выбранных  частотах. Это стало некоторым продвижением вперед по сравнению с просто панорамой. Мост на частотах 1296 МГц не проверялся. Просто не было нагрузок для таких частот.
            Затем был сделан мост для панорамы КСВ РК2-47. Она мне досталась в виде двух ящиков без ЗИПа и соединительных проводов. Мост был отчасти повторен как у панорамы, так как был изготовлен именно для нее, но один из резисторов моста (референсный)  отсутствовал. Точнее он был вечно запаянным. Этот мост так же можно было подключать к портативной радиостанции с применением аттенюатора: входной разъем от генератора был N типа, а разъем для подключения нагрузки был советским N типа. Это давало возможность калибровать прибор отечественными эталонами для измерения КСВ.
           Для счастливых обладателей ЗИПа от измерительных приборов был сделан простой мост,  работающий на 1296 МГц. В ходе измерений были применены эталоны с КСВ 1.05; 1.2; 1.4; 2.0. При этом для измерений использовался как ГСС с мощностью 20 мВт, так и портативные радиостанции с мощностью  1 Ват и аттенюатором на 6dB (подводимая мощность к мосту составляла 250 мВт, станция для устранения ошибки за счет разряда аккумулятора запитывалась от БП).  Этот мост для симметричности монтажа и получения более высокого частотного рабочего диапазона имеет референсный резистор в 50  Ом (эталон КСВ со значением 1.05). В данном мосту использовались различные диоды: КА-201, ВАТ-63 и HSMS-2850. Был произведен анализ  получаемых напряжений детектора как от ГСС так и от портативной радиостанции. Таблицы с данными выложу позже. Фото этапов изготовления приведен на фотографиях.
          Хочу сказать, что подобный мост ранее был сделан на разъемах N типа, в качестве калибровочной нагрузки с КСВ 1.05 использовался фирменный эквивалент, а остальные нагрузки были самодельными.  Значения КСВ были измерены в НИИ радио на частотах до 1300 МГц. Именно эталоны КСВ дают возможность правильно откалибровать прибор. В параллельных ветках часто дают схемотехнику мостов для измерения КСВ, их конструктивы, но до сих пор так никто и не ответил на вопрос как при помощи этих мостов правильно измерять КСВ. Все упускали информацию про эталоны. Сразу скажу, что  помимо грамотного и грамотно выполненного моста нужны эталоны.
            Наличие эталонов, имеющих график КСВ в зависимости от частоты до 5600 МГц, дает возможность изготовления моста, работающего на более высоких частотах. Сразу возникает вопрос. Удастся ли осилить планку в 5600 МГц с советскими SMA разъемами- мамами. Стоит ли за это браться ? Кто предложит конструктив для этого диапазона? ФАФ-4 есть, да и FR-4 скорее всего пойдет. Фотометод изготовления печатных плат освоен. Скорее всего это будет мост, выполненный на фольгированном материале с подключенными разъемами, хотя наличие разъемов с жесткими выводами даст возможность применить объемный монтаж без риска разрушить резисторы моста при коммутации. 
           Можно применить сверхскоростные усилители с симметричным входом для усиления сигнала рассогласования моста и далее AD-8313 или просто AD-8313, но пока не разберусь в процессе вычисления значения КСВ.   Ну и ради интереса хочется сделать мост с симметрирующей линией, часто она выполняется с применением ферритовых колец или трубок.
           Про методику напишу позже.  Много времени уходит на оформление материала на форум. Надеюсь, что моя и Ваша работа  позволит закрыть дыры по измерению КСВ на СВЧ.
Юрий. RZ4HD.       
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
Много вложений за один раз не отправить. Это мост, сделанный для панорамы РК2-47.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
Мост с референсным резистором. Фотографии поясняют порядок изготовления моста. Юрий/RZ4HD.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
Надеюсь получить рекомендации по мосту на 5600 МГц и ответ реально ли этот мост сделать? Что бы измерять можно было. Юрий.RZ4HD.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RA3WDK

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6969
  • Репутация: +765/-84
Цитировать
Надеюсь получить рекомендации по мосту на 5600 МГц и ответ реально ли этот мост сделать? Что бы измерять можно было. Юрий.RZ4HD.

Да , Юрий , вполне возможно !
Я вернулся из командировки , теперь будет немного времени описать конструктив.

Все твои фотографии выше подтверждают возможность получения неплохой точности на частотах до 500 МГц.

Чтобы работать в участке диапазона 500 -6000 МГц необходимо полностью уйти на SMD элементы. Монтаж будет очень мелкий ( тут надо запастись терпением).
Основу будет составлять плата ( причем не так важно , что за материал (FR-4 вполне подойдет). Особенно важно - симметричность.
Изготавливается кабель с двумя "мамами" , кабель типа РК-50-2-25 (или 29). Длина около 3 см.
Далее кабель проверяется на приборе . КСВН с обеих сторон должен быть близкий к идеальному ( на 6 ГГц уже надо постараться). Наши мамы СР-50-725 вполне хорошо работают до 10 ГГц при аккуратной пайке на отечественный кабель.

Далее кабель разрезается посередине, скальпелем разделывается , распаивается на плату , где можно вообще обойтись без полосков в области СВч части моста. Резисторы типоразмера 0603 или 0402 .  Диод HSMSxxx ( можно из SAT головки взять).

Вообщем, весь мост помещается на квадратике 5х5мм . Симметричность проверяется накручиванием двух одинаковых нагрузок .

Применение  дифференциального усилителя на ОУ и включение пары диодов в балансном включении повышает чувствительность моста , но дрейф усилителя и необходимость установки нуля , усложняют настройку моста. Лучше после ГУН установить еще один усилитель . Хотя в промышленных приборах используется модуляционный метод измерения и везде используются дифференциальные усилители. На мост поступает мощность менее -10 дбм. Для любительских целей это неоправданное усложнение.



Оффлайн UA4FQH

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1856
  • Репутация: +304/-20
  • QRA: LO33ib
 Всем,  добрый вечер. Юрий,просмотрел фото, давно интересуюсь подобной темой.   Пользовался импортным анализатором,    марку не помню, чувствительность не очень устраивала,  может был не совсем исправный.       Сейчас пользуюсь мостом от прибора РК2-47. У меня, их два,  с небольшим арсеналом  эталонных  нагрузок.   Так же,  как у Вас на фото  подключаю портативку.  Все измерения делаю, относительно показаний прибора на эталонную нагрузку (сравнением). Подключал  нагрузки 1,4 и 2, посмотрел, где это,  довольно далеко.  Это очень обрадовало, чувствительность хорошая. В сравнении с показаниями 1,1-1,2 рефлектометра, небо и земля, но как говорится каждый нужен для своей цели. Пришел к выводу, что точное значение  КСВ  знать и не надо. Добиваюсь минимальных значений, конечно относительно эталона.  Настраивал отдельно ФНЧ,вход  (выход) 50 ом, прибор видит немного худшее КСВ , в фильтр ставил подстроечные конденсаторы, теперь не ставлю. После установки фильтра в схему, подстраивать не пришлось. Несколько раз изготавливал самодельные мосты, передирал, получалось неплохо.  В оригинале  используются резисторы  49,9 ома, пилил 47 ом. Мост видит 51 ом. Два раза забраковал,кабель РК50-9 , кусок 7м и40м , жаль но не совсем 50 ом. Нормальные импортные кабеля, всё чётко. Меня заинтересовало последнее фото .  Там у Вас нет диода.   Будите брать по ВЧ?   Мне,   очень интересно. Собираюсь, что то попробовать.                                      73.Олег
« Последнее редактирование: 25 Январь 2011, 22:16:27 от UA4FQH »
73! Олег.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
Иван. Начал крутить в руках мелкие разъемы, работающие на 5600 МГц. Думать как все спаять. Так как эталоны сделаны на базе советских разъемов, то думал два разъема поставить советских SMA, это закон. А мощность подавать  от длинного SMA. У него центральный проводник мертво сидит. Можно и  СР-50 с мелкой резьбой поставить. Они тоже крепкие. Все распаять в объеме симметрично. Размеры тоже миллиметровые. Думаю, что не разрушится. Хотя твой вариант крепче. Я вычертил три разъема в натуральную величину, думаю нарисовать конструктив. Обсудим.
          Я ставил разные диоды, в том числе и  HSMS-2850. Очень понравились. Сразу обратил внимание, что при проверке диода тестером в режиме проверки диодов, тестер показал падение в 178 мВ. Изумительно. Это даже не как у германиевых диодов.
         Давай я тебе скину в Сплане чертежи, что бы ты их не изобретал, а просто использовал. Время не потеряешь. Юрий.RZ4HD.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
          Олег. Пока отправлял сообщение-Ваше появилось. Да не успел отфотографировать все, точнее забыл. Голова-не дом Советов. Проще делать, нежели фотографировать, обрабатывать и писать. Везде используется режим макросъемки. Все это сфотографировано до распайки диода. А диоды впаивал разные. Сейчас набираю текст методики. Будет три части. Для ГСС, портативки и характериографа. Там же и приведу подаваемые уровни и получаемые после детектирования напряжения при различных эталонах и на различных частотах.
         Мост вышел прилично симметричным. При накрученных двух эталонах с КСВ в 1.05 на выходе до 600 МГц цифровой тестер практически показывает 0 мВ!!! Не ожидал. Даже не 0.1 или 0.2 мВ. Сначала думал что-то отвалилось. Раза три проверил. Все нормально. Понял, что просто для 144МГц и 432 МГц и смотреть не нужно. Стал увеличивать частоту после 900 МГц появилось мизерное напряжение на детекторе.  Это с диодом HSMS-2850.Как всегда границей является частота в 1000 МГц.
          Хочу забрать все нагрузки у одного товарища и прогнать их все за раз на панораме до 2000 МГц. Записать значения КСВ для наших диапазонов и подобрать эталоны. По хорошему их все нужно выкупить. Если эталоны будут идиентичными, то только тогда имеет смысл что-то компенсировать при необходимости. И то мне не нужна полная равномерность в бешеном диапазоне частот. Эталоны позволят откалиброваться. Вот только их нужно поверять.
        После этого моста буду делать то, что предложит RA3WDK. Но как все проверить? Я могу иногда найти доступ к панораме до 2ГГц. А где взять панораму на 6 ГГц? Юрий.RZ4HD.
    
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RA3WDK

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6969
  • Репутация: +765/-84
Цитировать
Давай я тебе скину в Сплане чертежи, что бы ты их не изобретал, а просто использовал. Время не потеряешь. Юрий.RZ4HD.

Не нужно , Юрий , у меня это давно все реализовано. Я даже выкладывал фото моста до 1,5 ГГц.

Цитировать
После этого моста буду делать то, что предложит RA3WDK. Но как все проверить? Я могу иногда найти доступ к панораме до 2ГГц. А где взять панораму на 6 ГГц? Юрий.RZ4HD.

А в принципе, панорама и не так важна. Точно так же как на 1000 МГц , проверить симметрию моста и на 5,6 ГГц ( сигнал можно брать с трансвертера через вентиль).
Ведь нам важна настройка в одной точке .

Оффлайн UA4FQH

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1856
  • Репутация: +304/-20
  • QRA: LO33ib
    Юрий,   в  мосту, от прибора РК2-47,  внутри коробки,  в верхней части   (в крышке), стоят две конструктивные полоски.      Их,    при помощи    внешних винтов, можно приближать к схеме   моста  или удалять.     Скорее всего это компенсация диода,  его баланс.    Я   пробовал компенсировать резисторы,  это дало ухудшение.    Думаю, что надо быть осторожным,    с применением печатных плат.  Мост,   официально,  до  1250 МГц. Может с такой компенсацией, вытяните большую частоту.                             73.Олег
73! Олег.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 4502
  • Репутация: +750/-213
  • Дружу с паяльником 56 лет
Олег. В панораме КСВ нужна хорошая равномерность по частоте. Ее то и вытягивают плясками с бубном в виде емкостей. Мост нельзя крутить, его потом очень трудно вогнать в заявленные параметры. Нельзя ронять.Иван правильно сказал, что мы измеряем на одной какой-то частоте. Эти пляски с бубном не нужны. Грубо говоря, даже если мост и не очень симметричен, то все равно есть эталоны КСВ и вы будете иметь напряжения детектора, соответствующие этому КСВ именно на Вашем мосту. Вам не нужен поток мостов с одинаковыми и повторяемыми параметрами. Откалибруетесь с поданной Вами мощностью на нужной Вам частоте и вперед. Вот в чем и важность эталонов. Чем их больше, тем больше точек с известным КСВ и тем точнее измерения. Юрий.RZ4HD.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RK3AOR

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 750
  • Репутация: +25/-7
  • QRA: KO85UR
Если посмотреть выпускавшиеся промышленно панорамы КСВ то можно видеть, что мосты использовались максимум до 1200 МГц (это РК2-47). Была попытка использовать мост в Р2-102 (до 2000 МГц) но это привело к необходимости вводить автоматическую калибровку неравномерности передаточной характеристики при каждом включении. Ну был ещё прибор Р2-78 (мост до 5 ггц) но он себя не оправдал и был быстро снят с производства, хотя всё равно имел автокалибровку. Всё, что используется выше 1000 МГц строится на базе двух физически отделённых НО с типовыми параметрами К отв -20 Дб, К напр не хуже 30 Дб. Ну и модуляционный метод измерений, то есть модуляция СВЧ сигнала 100 кГц с последующим усилением уже переменного сигнала после детектора. Что при использовани современной вычислительной базы возможно позволяет снимать ещё и фазовые характеристики тракта.
Имхо, мост выше 1000 МГц уже не обеспечивает требуемых развязок и направленностей, плюс невозможность получения однородной характеристики по диапазону.
Поскольку уровень технической и метрологической базы даже самых продвинутых радиолюбителей вряд-ли превышет соответствующих уровень промышленности в начале 80-х (когда разрабатывались все эти приборы) мне лично кажется вероятность разработки дома моста на этих частотах маловероятной. Особенно диапазонного и повторяемого.Тем более что два НО технически более реализуемы (или доставаемы) чем мост.
skype: olddoktor . 73! Дмитрий.

Оффлайн khach

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 463
  • Репутация: +58/-7
Неплохо работает такая конструкция.  Только AD8307 заменил на AD8313. Смысл в парных 100 омных SMD резисторах- пара как раз равна по ширине полоску 50-омному, характеристики на ВЧ лучше, чем на одиночном резисторе. Видел вариант, где перед AD8313 на каждом входе стоял аттенюатор по 10 дб- вроде уменьшает влияние AD8313 на мост. Еще один вариант улучшения-между мостом и AD8313 ставили балун из витой пары (всего 1 или 2 витка) продетые в ферритовую бусину.
Александр

Оффлайн RA3WDK

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6969
  • Репутация: +765/-84
Цитировать
Неплохо работает такая конструкция.  Только AD8307 заменил на AD8313. Смысл в парных 100 омных SMD резисторах- пара как раз равна по ширине полоску 50-омному, характеристики на ВЧ лучше, чем на одиночном резисторе. Видел вариант, где перед AD8313 на каждом входе стоял аттенюатор по 10 дб- вроде уменьшает влияние AD8313 на мост. Еще один вариант улучшения-между мостом и AD8313 ставили балун из витой пары (всего 1 или 2 витка) продетые в ферритовую бусину.

Так же поступил , только высокочастотный ОУ от АnalogDevice в дифференциальном включении подключил в диагональ моста.

Единственное , что меня удивило , это то , что в диагональ моста включен низкоомный резистор (53 Ома).
Я наоборот эту цепь делал высокоомной , чтобы разгрузить мост и увеличить точность. ( у меня около 1 кОм). Ведь не обязательно AD8307 должна работать с 50 Омной нагрузкой на входе.
« Последнее редактирование: 26 Январь 2011, 21:19:49 от RA3WDK »

Оффлайн UA4FQH

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1856
  • Репутация: +304/-20
  • QRA: LO33ib
    Всем,   доброе утро.    Выкладываю принципиальную схему моста, от прибора РК2-47.     73. Олег
73! Олег.