Podporujem Kódex DX správania

sobota 10. augusta 2013

PSV môstik podľa DJ7VY                                                                

         V manuáli pre NWT7, NWT200 a NWT500 z roku 2012 som uviedol zapojenie jednoduchého odporového PSV môstika so symetrizačnou tlmivkou, ktorý je skoro nepoužiteľný a odporový PSV môstik s logaritmickým prevodníkom AD8307, ktorý má tiež svoje muchy. Najstaršie a asi najlepšie zapojenie PSV môstika je podľa DJ7VY. Je jednoduché a keď sa dodrží zopár zásad, tak môstik pracuje veľmi dobre v rozsahu 1-1000 MHz.


Schéma zapojenia PSV môstika


      Môstik podľa DJ7VY má presne rovnaký základ ako vyššie spomínané môstiky. Skladá sa z dvoch rovnakých rezistorov 50 Ω (0,1 %), ktoré sú paralelne zložené z dvoch 100 Ω SMD rezistorov, alebo z troch 150 Ω, ďalej z rezistorov REF a TEST a z dvoch rovnakých tlmiviek, ktoré sú zapojené paralelne k rezistorom REF a TEST. Tlmivky slúžia na prevod symerického napätia môstika na nesymetrické napätie pre DET vstup NWT. Tlmivky musia mať na najnižšej frekvencii podstatne väčšiu impedanciu ako 50 Ω (300-500 Ω). 

      Na výrobu tlmiviek potrebujeme dva rovnaké kusy čo najtenšieho semirigidného koaxiálneho kábla napríklad UT85C-TP (priemer 1,3 mm). Na koaxiálne kábliky nasunieme dvojotvorové feritové jadrá, napríklad Wurth 7427051 s otvormi 1,4 mm. Feritové jadrá sa musia tesne nasúvať na koaxiály. Na feritové jadrá nasunieme teplom zmršťujúcu bužírku a zahrejeme ju, aby sa jadrá voči sebe nehýbali. Dĺžka koaxiálnych káblikov je 9-10 cm. Prívody káblikov na 50 Ω rezistory musia byť čo najkratšie a montáž musí byť symetrická, závisí od toho vyváženie môstika na vysokých frekvenciách. Stredný vodič ľavého (na obrázku) semirigidu je ozaj nezapojený. Minimálna použiteľná frekvencia je daná použitými feritmi (treba Al >500). Základný útlm môstika je 13-14 dB.

      Ja som použil  7,5 cm dlhé semirigidy UT141 (priemer 3,6 mm) a 5 ks dvojotvorových jadier AMIDON BN-043-202 s otvormi o priemere 3,8 mm, ktoré udržujú aj symetriu môstika. Minimálna frekvencia môstika mi vyšla pod 2 MHz. Mechanické prevedenie je na nasledujúcom obrázku. Pamätajte, že dĺžka spojov v môstiku musí byť minimálna.

Mechanická scháma PSV môstika


      V ostatnom nám pomôžu fotografie. Pod 50 Ω rezistory môstika je treba dať dvojstrannú dosku plošných spojov z kvalitného materiálu. Keďže som nemal teflónovú dosku plošných spojov, tak som si ju vyrobil. Pripravil som si medený plech 33 x 15 mm, vystrihol som miesto pre konektory, zasunul som ho pod konektory tak, aby ležal na vývodoch konektorov a opieral sa o steny krabičky. Medzi medený plech a vývody konektorov som dal teflónový pásik 19 x 6 milimetrov, hrubý 1 mm. Nakoniec som dal pod vývody konektorov Cu-pásiky dlhé 4 mm a široké 3 mm. Cu-pásiky som prispájkoval na vývody konektora a medený plech zase na stenu krabičky. Samozrejme, že pri spájkovaní som musel dotláčať medený plech, aby potom teflónový pásik nevypadol. Prívody z „opletenia“ semirigidu musia byť dlhé maximálne 2 mm a semirigidy musia byť nad Cu-pásikmi, ktoré vychádzajú z konektorov REF a TEST. Na opačnej strane krabičky prispájkujeme Cu-plech 33 x 12 mm na krabičku a na plech prispájkujeme ešte opačné konce opletenia „semirigidov“ tak, aby boli feritové jadrá vodorovne a prívod na konektor DET čo najkratší.   

      Referenčné záťaže musíme používať kvalitné, napríklad Suhner, alebo si ich môžeme vyrobiť z dobrých BNC konektorov, ktoré obyčajne vyhovujú maximálne do 200 MHz. Stačia hodnoty 50, 75, 100 a 150 Ω. Pozri na neskoršie príspevky môjho blogu. Podobne si vyrobíme aj kontrolné záťaže 50 Ω (pre PSV=1:1), 16,6 Ω (pre PSV=1:3) a 150 Ω (pre PSV=1:3).
  
Pohľad na PSV môstik
Na dosiahnutie úspechu potrebujeme:
- 5-6 dvojotvorových feritových jadier s Al>1200, s otvormi tesne pasujúcimi na semirigid kábel, napríklad AMIDON BN-043-202
- dva kusy rovnako dlhých semirigidných káblikov s priemerom podľa feritov, napríklad UT141, s potrebnou dĺžkou 
- prívodné drôtiky na 50 Ω rezistory musia byť čo nakratšie <2 mm
- dosky tlačených spojov na výrobu môstika z nízkostratového materiálu napr. FR4
- potrebné spoje musia byť čo najkratšie a symetrické (pravý a ľavý koax)

Pohľad na otvorený môstik

Pohľad na zapojenie môstika
Pohľad na časť môstika s konektorom DET
Konštrukcia PSV môstika od BG7TBL
               BG7TBL začal pred pár rokmi vyrábať NWT7, NWT150, NWT500 a dnes už vyrába NWT4000, ktorý pracuje v rozssahu 140-4000 MHz. Samozrejme vyrába aj príslušenstvo, napríklad aj PSV môstik. Zapojenie môstika je presne rovnaké ako mal DJ7VY, ale mechanické prevedenie má číňan jednoduchšie.

Pohľad ma PSV môstik BG7TBL
               Na obrázku vidíme, že nepoužil externú vzťažnú impedanciu, ale priamo na doske má zaťažovací rezistor 49R9. Vedenia sú spravené z tenkého koaxiálneho káblika, navinuté na toroidoch o rozmeroch 9x4,5x4 mm z hmoty 43, 61 alebo N30. Na každom toroide je navinutých 5 závitov koaxiálneho káblika.  Výrobca má zrejme svoje know-how ako vybalancovať môstik a ako ho frekvenčne kompenzovať, aby bol vyvážený do pár GHz. Jedna z prvých verzií môstika bola s BNC konektormi v plechovej krabičke a tá bola do 500 MHz. Môstik mal aj konektor pre vzťažnú záťaž, dľžkou káblikov sa nastavovalo vybalancovanie a na strane vzťažnej záťaže sa môstik frekvenčne kompenzoval kúskom drôtika.
              Mechanické prevedenie tohoto môstika môže byť rovnaké  ako je nakreslené vyššie na obrázku "mechanická schéma PSV môstika", len dľžka krabičky sa zmenší tak, aby sa tam práve zmestili toroidy s koaxiálnym káblikom. Môžeme ponechať dva konektory na vzťažnú a meranú impedanciu. Samozrejme musíme dodržať minimálne dľžky spojov a hlavne minimálne dľžky prepojenia zemných vývodov jednotlivých konektorov.
             PSV môstik na nasledujúcom obrázku je podľa schémy na prvom obrázku, len je na doske plošných spojov (FR4). Dĺžka koaxiálneho kábla (semirigidu) v dvojotvorových feritových jadrách je asi 7,5 cm.

PSV môstik na doske plošných spojov.

Meranie vlastností môstika
           Môstik pripojíme konektorom RF IN na VF výstup NWT, konektor DET na vstup vstavaného detektora NWT, do konektora REF pripojíme  záťaž (normál) 50 Ω a konektor TEST necháme nezapojený. Skalibrujeme si NWT v móde obslužného programu SWEEP mode (Channel 1 calibration), potom do konektora TEST dáme dobrú záťaž 50 Ω a spustíme woblovanie (sweep). Výsledok merania je vyváženie PSV môstika, alebo priebeh útlmu odrazu Ar. U mňa je  vyváženie 30 dB pri frekvencii pod 1 MHz. Pri 200 MHz je vyváženie okolo 40 dB (pozri prvý obrázok). Pri rozsahu merania do 500 MHz dosiahneme maximum vyváženia zmenou hodnoty kondenzátora Cx, ktorý je pripojený paralelne k Zx, alebo k Rref. Kompenzáciu robíme na frekvencii 435 MHz.

          Kondenzátor je zástavka z medeného plechu, prispájkovaná o krabičku a druhý koniec približujeme k vývodu konektora TEST alebo REF. Necháme ju tam, kde dosiahneme väčší útlm odrazu (väčšie číslo), ale minimálne by mal byť -30 dB, typicky býva okolo -40 dB (na 435 MHz).
Ďalej si prepneme obslužný program do módu SWR, pripojíme záťaž 50 Ω do konektora REF, konektor TEST necháme nezapojený a znovu spustíme Channel 1 calibration.  Po skončení kalibrácie dáme do konektorov REF aj TEST dobré záťaže 50 Ω a zmeráme PSV. Výsledok je na druhom obrázku ako minimálne odčítateľné PSV.          

Útlm odrazu, alebo vyváženie môstika
 
Minimálne odčítateľné PSV

 
Zmeraný priebeh PSV pri záťaži 75 ohmov
Zmeraný priebeh PSV (3) pri záťaži 150 Ω
Zmeraný priebeh PSV (3) pri záťaži 16,6 Ω
          Na posledných dvoch obrázkoch je zmeraný priebeh PSV (1:3) pri záťaži 150 Ω a 16,6 Ω (paralelne tri 100 Ω rezistory), ale do 200 MHz. 
          S woblerom NWT500 pracuje tento môstik veľmi dobre až do 500 MHz a ešte má výhodu, že môžeme priamo merať PSV na vedeniach s rozličnou impedanciou (50, 75 Ω).