banner

Knutselperikelen met een reflectie-meetbrug

Inleiding.

Een reflectiebrug is een meetbrug waarmee de aanpassing (SWR) van schakelingen kan worden gemeten.Als radio-amateur gebruiken we allemaal een SWR meter om de aanpassing van onze zender aan de antenne te meten.Dat gebeurt met het signaal uit de zender waardoor er er voldoende energie voorhanden is om een diode in geleiding te brengen om vervolgens een metertje een uitslag te laten maken. Een reflectiebrug echter is een meetbrug die met zeer kleine signalen werkt en waarmee bijvoorbeeld de aanpassing van een voorversterker kan worden gemeten. Het is niet verstandig om dat met een zender te doen…. Het gedetecteerde signaal van de meetbrug is dan zo klein dat het alleen met een ontvanger (analyzer) gemeten kan worden. Uiteraard kunnen met een reflectiebrug ook antennes worden gemeten. Tot zover even een korte inleiding ,in het volgende stuk lees je hoe we tot de bouw van een brug zijn gekomen. Zoals een aantal van jullie ondertussen wel weten hebben Nico PA3ESH en ondergetekende PA0VAB een aantal jaren geleden een spectrum-analyzer gebouwd. Zelf heb ik daar een tracking-generator bijgebouwd en Nico heeft er een computerinterface en software bijgemaakt. Een tracking-generator is eigenlijk een zender die de afstemming van de spectrum-analyzer volgt,er wordt dan op de ontvangstfrequentie van de analyzer een signaal opgewekt. Het niveau van het uitgangssignaal is laag ca 0dBm (2mW). Met deze combinatie kun je bijvoorbeeld filters meten, maar ook antennes en allerlei andere radiofrequente zaken kunnen worden gemeten. Voor het verdere verhaal : PA2GWA maakt ondertussen min of meer deel uit van het knutselgroepje die zijn domicilie heeft aan de Slootgaardboulevard in Waarland. Dus tijdens zo’n knutselsessie kwam Guus PA2GWA met de opmerking: jullie hebben nu wel een goed werkende spectrum–analyzer, maar nu moet je er eigenlijk ook nog wat randapparatuur bij hebben. Nu hadden we op de radiomarkt in Rosmalen al een aantal verzwakkers gekocht,echter een aantal daarvan zijn 75 Ohm en omdat wij radio mensen nu eenmaal met 50 Ohm werken was daar meteen een probleem ontstaan. Nu kun je die 75 Ohm verzwakkers best wel in een 50 Ohm systeem gebruiken en als je niet beter weet dan doe je dat ook zonder gewetensbezwaren, maar toen kwam Guus met een reflectie-meetbrug op de proppen om ons eens haarfijn uit te leggen dat dat dus niet de juiste manier van werken/meten is! Wat blijkt: die misaanpassing van 75 naar 50 Ohm zorgt voor een SWR van 1.5 en dus reflecties in je meetopstelling en dat wil je dus niet…. De reflectie-brug die Guus mee had is een commercieel apparaat, maar wij radio-knutselaars willen natuurlijk zoiets zelf bouwen. Guus had al een poging ondernomen om de commerciële brug na te bouwen en kwam tot de conclusie dat het niet meeviel om een betrouwbare en reproduceerbare brug te construeren. Een speurtocht op internet door Guus leverde een link op naar een site waar zo’n zelfbouw brug te zien is, echter zonder een beschrijving van de werking en ook geen regelprocedure, maar er stond wel een vermelding naar UKW-berichte nr.1 van 1983 in. Die betreffende UKW-berichte heb ik in mijn bezit, dus dat was alvast iets. Na enig beraad hebben we pa3esh,pa2gwa en pa0vab) besloten om ook maar eens zo’n een reflectie-brug te gaan bouwen. Nou dat hebben we geweten! Wat zo simpel lijkt, blijkt in de praktijk een weg te zijn die vol zit met valkuilen,de ene kuil nog dieper dan de andere. .Hoe ziet zo’n brug eruit? 

                                         brugschema

Een generator levert een signaal aan de brug, het signaal wordt gesplitst, een kant van de brug wordt afgesloten met een referentie-weerstand (in ons geval 50 Ohm), aan de andere kant van de brug komt het te meten object,dat is dus de meet-poort. Als op de meet-poort een weerstand van 50 Ohm wordt geplaatst dan is de brug in evenwicht en zal er zeer weinig signaal op de meet-uitgang te zien zijn. De meetuitgang wordt gevormd door een zeer breedbandige balun transformator, zie foto . Het frequentie-gebied waarin zo’n brug kan werken is zeer groot, volgens de beschrijving in UKW-berichte beslaat deze brug het gebied van 2- tot 1400MHz… in ons geval willen we meten van 2 tot 500MHz. Om dat voor elkaar te krijgen is al moeilijk genoeg.

                             Brug UKW berichte

                             De brug uit UKW berichte

Na het bouwen van zo’n brug wil je natuurlijk wel weten of je er mee kunt meten, dat is dus een probleem want hoe meet je nu of de brug goed meet? In eerste instantie zijn we aan de slag gegaan met een flink aantal 50 Ohm afsluitweerstanden.Als je de brug aan beide kanten met een 50 Ohm weerstand afsluit dan moet er een evenwicht ontstaan en er staat dan dus zeer weinig signaal op de meetuitgang. Zo gezegd zo gedaan. Wat blijkt echter? Als de weerstanden van plaats worden verwisseld krijg je een ander meetresultaat. Blijkbaar zijn de poorten ,de weerstanden of beide niet gelijk aan elkaar. Na een flink aantal uren meten kwamen we tot de conclusie dat het zo niet ging, dus wat nu? Uiteindelijk kwamen we op de volgende –reproduceerbare- oplossing: Elke poort van de brug moet apart worden afgeregeld op 50 Ohm. Dat hebben we opgelost door alle poorten af te sluiten met 50 Ohm om vervolgens de af te regelen poort te meten met de professionele reflectiebrug/analyzer/tracking-generator combinatie. Het afregelen zelf gebeurt door op de printbaan direct achter de connector een stripje koper te solderen en die dusdanig te buigen tot op de analyzer de juiste waarde wordt aangegeven. Wat is nu de juiste waarde? De professionele brug is gemaakt voor TV doeleinden en is dus 75 Ohm, als je die aansluit op 50 Ohm moet je een reflectiedemping van 13.8 dB meten. Dus net zolang aan de stripjes prutsen tot de analyzer de juiste waarde aangeeft. Als deze procedure voor alle poorten is uitgevoerd blijkt de brug ook direct goed te werken.Nu is het natuurlijk nog de vraag hoe ‘diep’ de brug kan kijken, in ons geval ligt dat rond de 35dB. De commerciële brug is een fractie beter, maar meer dan een fractie duurder in aanschaf….!

              Professionele meetbrug

             De professionele meetbrug 75 Ohm.

             Protype meetbrug 

            Een van de prototypes in printplaat behuizing.

            Definitieve ontwerp

            Het definitieve ontwerp.

Tot zover een korte samenvatting van onze knutselactiviteiten , in elk geval hebben we nu weer een goed werkend stuk meetgereedschap tot onze beschikking. Al dit soort knutselwerk heeft wel als nadeel dat de transceivers niet veel meer worden gebruikt.Dus als jullie je afvragen waarom je die mede-amateurs zo weinig hoort.

 Groeten , Peter/Nico/Guus