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一种业余无线电频段反射电桥的试制
zscioo2025/05/03原创 无线电 IP:北京
关键词
业余无线电定向电桥反射电桥

对于自制天线的无线电QRP爱好者来说,一台能够进行天线测试的仪器至关重要。如果拥有频谱分析仪,配合额外的反射电桥,即可对天线的谐振频率进行简单测试。这里记录了自己进行反射电桥试制的整个过程,绕了一些弯路,取得了一些成果,也有更大的改进空间。

0.需求

频率范围:宽于5-500MHz

对耦合度和方向性没有绝对的数值要求。

思路是指标在保障业余段测试需求的前提下,越高越好;成本尽量低;元器件尽量使用通用量产型号。

1.阶段一:有现成的卖吗?

购物网站上检索“反射电桥”,结果基本分为3类:

①大厂产品,如Rigol、HP等,即使二手件价格仍然千元以上,不符合低成本需求;

②店铺自制,绝大部分有铝外壳,卖家有测试图片展示,价格200-400元不等;

③裸板PCB,无外壳,多数不提供测试指标,价格一般不超过30元。

1.jpg


碰巧“捡漏”一个裸板PCB形式的成品,并经历了一些维修过程(传送门)。深究发现有些店铺并不是专营射频器件,对这类器件也不甚了解,甚至有些板子需要自行处理后才能使用,性能不确定性较大。

对这个买来的电桥做了简单测试,测试结果在传送门那篇帖子里,性能还算不错,够用。

2.阶段二:仿一个看看

感觉捡漏来的板子仍有提升空间,且计划安装外壳,方便进行接线和测试。所以这一阶段原样仿照现有电路,以尝试优化和配置外壳为主要目的。

使用标准化铝外壳。连接频谱仪的两个端口使用BNC座,连接天线的端口使用M座。

插座面板.jpg

插座面板采用便于加工的激光切割工艺,使用密度板加工。

实物图2.jpg

成品如图,此时上盖未安装。所有电阻使用51Ω±1%,构成等臂电桥结构。

下面进行测试:

测试条件为10MHz-1GHz,跟踪源功率-10dBm,图线未做归一化处理。

①DUT开路

开路.jpg

②DUT为50欧姆负载端接

端接.jpg

③DUT为VX-6R原装UV段橡胶天线

UV天线.jpg

在145MHz(光标2)和438MHz(光标3)附近位置有明显指示。但在800MHz以上有明显起伏。整体指标感觉有所退步。且磁环和同轴电缆的装配过程较为复杂,此方案可复制性不强。

3.阶段三:做一个试试

除装配较为费时外,在网上搜索发现上面仿制使用的磁环并不容易买到。同时,普通爱好者对于买到的磁环性能品质难于测试,增加了调试难度。于是计划尝试寻找一种元器件获得方便、品质可控性强的方案。

其实minicircuits公司有成品贴片变压器式定向电桥产品,使用起来容易得很,但就国内普通爱好者的购买渠道而言,能提供小批量现货的型号选择余地不多,价格也较贵。以ADCB-20-82+双向桥而言,tb卖70,jlc卖200.

在本站宽带驻波电桥的原理 一文中介绍了几种定向电桥的形式和原理,结合其他文献,计划继续采用电阻电桥结构,换用变压器巴伦,并将巴伦置于输入端。同时尝试不等臂结构。

hpj.jpg

据1984年11月HP Journal介绍,这种形式的电桥在HP3577A也有使用。

搜索发现,贴片变压器巴伦的价格亲民得多,覆盖4.5MHz-1GHz的国产产品,不足5元,进口原装也不到10元。

实物图.jpg

外观依然采用铝盒外壳和激光切割端子面板,既方便测试调整,也利于直接使用。这次试验采用的不等臂结构。

测试条件仍然为10MHz-1GHz,跟踪源功率-10dBm,图线未做归一化处理。

①DUT开路

正向-开路.jpg

②DUT端接

正向-端接.jpg

③DUT为VX-6R原装UV双段天线

正向-UV天线.jpg

基本能够完成定性测量。虽然可以通过归一化处理进行补偿,但是端接图线看起来仍然不够平坦,是进行改进的方向。

4.阶段四:改进和优化

针对上一阶段的情况,分析可能的原因

可能的原因

解决办法

不等臂原因或元件问题

换回等臂

巴伦带宽问题

更换其他品牌型号巴伦

布线问题

重新布线打板

诸多可能中,更换电阻的时间和材料成本最低,先将所有电阻更换为51Ω±1%,恢复等臂电桥形式再做测试。

①DUT开路

开路.jpg

②DUT端接

端接.jpg

③DUT为VX-6R原装UV双段橡胶天线

UV天线.jpg

端接图线明显变得平坦,但在600和900MHz附近新出现两处凹坑,不知何故。


全文完。目前还没有找到进一步改进的方向。射频电路的设计和测试相较于普通电路差异较大,欢迎大家一起讨论,把它改进得更优秀!



来自:电子信息 / 无线电动手实践:实验报导
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1
新版本公告
~~空空如也
虎哥
3个月12天前 IP:四川
943677

靠实作凑试效率极低,在KC是会被鄙视的陈旧办法。要么用仿真,要么把理论折腾明白。

楼主可以研究一下,为什么不等臂电桥的巴伦通常在输入端,如果检测端用巴伦,只适合于等臂电桥,而在不等臂电桥中,方向性会随着频率升高近乎线性(对数刻度下)的下降,就如你的测试图片那样一根漂亮的斜线。而现代芯片电桥则是放弃了巴伦,而采用差分器件进行检测,在不等臂电桥中,差分器件采用高阻输入,若采用50欧(等低阻)输入,依然不能避免此问题。

这是现代电桥的精髓问题,如果楼主想明白了,也许会找到解决办法,这就是创新了。


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