ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ ВСТРОЕННЫЙ ВАТТМЕТР
David Stockton, G4ZNQ
ХОРОШАЯ ТОЧНОСТЬ НЕЗАВИСИМОСТЬ ЧАСТОТЫ БЕЗ НАСТРОЙКИ НИЗКИЕ ВНОСИМЫЕ ПОТЕРИ ШИРОКИЙ ДИАПАЗОН МОЩНОСТИ ПРОСТОТА СОЗДАНИЯКогда меня попросили построить «измеритель КСВ передатчика», мое воображение было занято двумя вариантами схемы Брюне, и я построил по одному из каждого. Первый использует резистивный потенциометр для измерения напряжения в сети, который можно найти в Руководстве RSGB. Во втором используется автотрансформатор для измерения напряжения в сети, что можно найти в статье Ульриха Роде в журнале US HAM RADIO. Оба оказались менее чувствительными к бродяжничеству, чем их предок, но я чувствовал, что можно добиться большего. Причиной их чувствительности к паразитной емкости является высокое сопротивление детекторов. Некоторые расчеты также показали, что этот высокий импеданс также ограничивал производительность в нижней части диапазона.
Начал думать об альтернативах с низким импедансом и внезапно вспомнил о своей профессиональной работе над мостами с обратными потерями около 10 лет назад. Бывает, что по мере снижения импеданса цепи полоса пропускания, в которой можно использовать трансформатор, увеличивается, и я разработал мост на основе трансформатора, который можно было использовать в диапазоне от 10 кГц до 40 МГц с точностью лабораторного уровня. Это заставило меня заподозрить, что выбор схемы с контролируемым низким импедансом будет выгоден во всех отношениях.
Чтобы поэкспериментировать с конструкцией трансформатора, я построил настоящий 4-портовый гибрид, рассчитанный на 50 Ом. Гибрид — это очень простая схема — всего 2 трансформатора и 4 разъема — с некоторыми удивительными свойствами. Разъемы или порты лучше всего рассматривать как две пары. Если сигнал проходит через один разъем и выходит из другого из пары на какую-то нагрузку с неизвестным импедансом (скажем, антенну), то, если оба других разъема нагружены на предполагаемое полное сопротивление системы (скажем, 50 Ом), тогда гибридный подает часть мощности, проходящей вперед через первую пару разъемов, на одно из оконечных устройств. Он подает равную часть мощности обратного хода, проходящей вперед через первую пару разъемов, на одно из оконечных устройств. Он подает равную часть обратного потока мощности на другое окончание. Гибриды могут быть спроектированы так, чтобы иметь разные доли дискретизации, обычно указанные в дБ, поэтому гибрид 20 дБ отводит 1% проходящей мощности на соответствующий терминированный порт. Действительно дикие свойства заключаются в том, что схема симметрична, и 2 пары портов могут быть переставлены без влияния на функцию или производительность, сигнал может проходить в противоположном направлении в любом случае, если прямые и обратные выборки к завершениям меняются местами.
Наконец, сам гибрид не содержит ничего, что могло бы регулировать его рабочее сопротивление — это делают терминаторы портов образца. Чтобы преобразовать гибридный трансформатор с сопротивлением 50 Ом в гибридный трансформатор с сопротивлением 75 Ом, просто измените терминацию порта образца с 50 на 75 Ом. Если требуется большое изменение рабочего импеданса, может потребоваться изменение конструкции трансформатора, чтобы избежать некоторой потери полосы пропускания. поэтому гибрид 20 дБ отводит 1% протекающей мощности на соответствующий оконечный порт. Действительно дикие свойства заключаются в том, что схема симметрична, и 2 пары портов могут быть переставлены без влияния на функцию или производительность, сигнал может проходить в противоположном направлении в любом случае, если прямые и обратные выборки к завершениям меняются местами. . Наконец, сам гибрид не содержит ничего, что могло бы регулировать его рабочее сопротивление — это делают терминаторы портов образца. Чтобы преобразовать гибридный трансформатор с сопротивлением 50 Ом в гибридный трансформатор с сопротивлением 75 Ом, просто измените терминацию порта образца с 50 на 75 Ом. Если требуется большое изменение рабочего импеданса, может потребоваться изменение конструкции трансформатора, чтобы избежать некоторой потери полосы пропускания. поэтому гибрид 20 дБ отводит 1% протекающей мощности на соответствующий оконечный порт.
Действительно дикие свойства заключаются в том, что схема симметрична, и 2 пары портов могут быть переставлены без влияния на функцию или производительность, сигнал может проходить в противоположном направлении в любом случае, если прямые и обратные выборки к завершениям меняются местами. . Наконец, сам гибрид не содержит ничего, что могло бы регулировать его рабочее сопротивление — это делают терминаторы портов образца. Чтобы преобразовать гибридный трансформатор с сопротивлением 50 Ом в гибридный трансформатор с сопротивлением 75 Ом, просто измените терминацию порта образца с 50 на 75 Ом. Если требуется большое изменение рабочего импеданса, может потребоваться изменение конструкции трансформатора, чтобы избежать некоторой потери полосы пропускания. Действительно дикие свойства заключаются в том, что схема симметрична, и 2 пары портов могут быть переставлены без влияния на функцию или производительность, сигнал может проходить в противоположном направлении в любом случае, если прямые и обратные выборки к завершениям меняются местами. . Наконец, сам гибрид не содержит ничего, что могло бы регулировать его рабочее сопротивление — это делают терминаторы портов образца. Чтобы преобразовать гибридный трансформатор с сопротивлением 50 Ом в гибридный трансформатор с сопротивлением 75 Ом, просто измените терминацию порта образца с 50 на 75 Ом. Если требуется большое изменение рабочего импеданса, может потребоваться изменение конструкции трансформатора, чтобы избежать некоторой потери полосы пропускания.
Cигнал может подаваться в противоположном направлении в том случае, если прямые и обратные отсчеты к завершениям меняются местами. Наконец, сам гибрид не содержит ничего, что могло бы регулировать его рабочее сопротивление — это делают терминаторы портов образца. Чтобы преобразовать гибридный трансформатор с сопротивлением 50 Ом в гибридный трансформатор с сопротивлением 75 Ом, просто измените терминацию порта образца с 50 на 75 Ом. Если требуется большое изменение рабочего импеданса, может потребоваться изменение конструкции трансформатора, чтобы избежать некоторой потери полосы пропускания.
Эта схема очень хорошо иллюстрирует один из моих любимых моментов. Между количеством компонентов и «сложностью» не обязательно существует какая-либо связь. Работу этой схемы чрезвычайно сложно понять, но в ней используются только два компонента. К счастью, его легко построить и легко использовать.
Посмотрите на симметрию схемы — из-за уравновешивающего эффекта трансформаторов мы можем перевернуть схему вверх дном, качнуть влево вправо (или и то, и другое), и она все равно будет работать так же.
Давайте произвольно решим подавать нашу мощность на разъем «А», чтобы наша мощность проходила через трансформаторы, а 99% из нее выходили из «В» и пошли на нашу нагрузку (антенну). 1% выходит из разъема «D» и в его резистор 50 Ом.
Микроамперметр на 50 мкА - Необходимо 2 шт.
R= 100 Ом R2 = R3 (22K для 5Вт. 56K для 20Вт)Если антенна не имеет идеального импеданса 50 Ом, некоторая мощность будет отражаться и проходить обратно через гибрид от B к A, только 99* отраженной мощности достигнет «A».
1% отводится на разъем C и рассеивается на его резисторе 50 Ом. Для работы необходимо, чтобы C и D были нагружены резисторами номиналом 50 Ом. Гибрид в значительной степени зависит от совпадения портов «C» и «D»>Был построен прототип. Трансформаторы изготовлены с тороидальными сердечниками из феррита типа Si производства SEI (Salford Electrical tools, Heywood, Lanes). (Цветовой код: ЖЕЛТЫЙ) Этот феррит предназначен для использования на частотах до 2 МГц. Такие утверждения обычно относятся к диапазону, в котором могут быть изготовлены высокодобротные катушки индуктивности. Трансформаторы гораздо менее требовательны, а их диапазон частот расширен. Уровни контролируемого импеданса двух трансформаторов очень благоприятны, а работа возможна примерно до 50 МГц.
Трансформаторы-прототипы имели одиночный «первичный» (с экраном Фарадея) и 12-т «вторичный».
При 12 витках коэффициент связи составляет - 21,584 дБ. Прототип был измерен на уровне -21,59 ± 0,01 дБ в диапазоне от 1,5 до 50 МГц. Эта неравномерность является превосходной, и близость к расчетному значению для первого гибрида (не производилась настройка или выбор) показывает степень уверенности, которую можно отнести к этому типу или схеме.
Графики затухания на трассе (<0,1 дБ, 1,5–30 МГц) Коэффициент связи (21,59 ± 0,01 дБ, 1,5–30 МГц).
Направленность — это показатель того, насколько хорошо гибрид может разделять прямые и обратные выборки. Направленный измеритель мощности >23 дБ, нам нужно только добавить два согласующих резистора (50 Ом) и два диодных детектора.
При коэффициенте связи 21,6 дБ (коэффициент витков 12:1) оконечная нагрузка в прямом направлении рассеивает 0,69* мощности в прямом направлении, поэтому два параллельно включенных резистора 100 Ом мощностью 1/2 Вт идеально подходят для использования с передатчиками непрерывной несущей мощностью до 150 Вт (580 Вт PEP, необработанный сигнал). ).
Хорошее согласование дает нулевую отраженную мощность. Перестановка РЧ-портов приводит к тому, что функции двух счетчиков меняются местами.
Два счетчика действительно необходимы в этой схеме, переключение одного счетчика просто умаляет полезность принципа. Обратите внимание, что принцип отдельных измерителей мощности в прямом и отраженном направлениях, которые не имеют шкалы КСВ, не подходит для измерителей Bird Thruline, ни в одном из них не требуется. Если вы знаете мощность прямой и отраженной мощности, вы можете легко преобразовать ее в обратные потери (или КСВ), если хотите.
КОМПЛЕКТ КАНГА
Протограммы и диаграммы относятся к версии измерителя мощности Kanga Kit. В этот комплект входит все, что изображено на «голове» счетчика, включая корпус, специальные сердечники для Т1/2 и все компоненты. В комплект входят две самоклеящиеся шкалы с двумя диапазонами: 5 Вт и 20 Вт FSD. Эта шкала предназначена для использования с измерителем MAPLIN 50 мкА типа FM98G. Этот счетчик является одним из самых дешевых качественных счетчиков. Несколько прототипов, построенных с этими измерителями, показали превосходную точность.
i = опорные изоляторы
T1/T2 = 12 витков. Провод с покрытием из ПВХ — см. текст
Установите бирку снаружи корпуса в точке S для счетчика с отрицательным знаком
R = 100 Ом низкоиндуктивные резисторы
D = диоды Шоттки
Проходные конденсаторы — любое значение 1000–20 000 пФШКАЛЫ ДЛЯ ВАТТМЕТРА (5w и 20w FSD) Приклеиваемые шкалы 2 поставляются в комплекте Они предназначены для использования с указанными в статье значениями R2 и R3. Альтернативные более высокие (примерно до 200 Вт) или более низкие отклонения полной шкалы могут быть получены путем изменения R2 и R3.
Оригинал статьи в формате PDF: Stockton_pwr_meter.pdf
