Transverters SWR Bridge, een leuke brug / Directional Coupler

miedema

Golden Member

Transverters SWR Bridge, een leuke brug / Directional Coupler

Onlangs kwam COer Camino1 langs met een op e-bay aangeschafte SWR brug / Directional Coupler. Het beloofde frequentiebereik is van 100kHz tot 3GHz.
Het ontwerp van deze SWR brug (in dit geval de versie van Transverters) zwerft over het internet, en is markant door de lange serie varkensneuzen.
Vandaar dat ik het wel leuk vond om de brug in levende lijve te zien. We hebben hem vergeleken met mijn Mini-Circuits ZFDC-20-5+ Directional Coupler, met prima resultaat.

Om een idee te geven van de Transverters brug hier een paar foto's :
(allen van het web geplukt, en door mij gecorrigeerd)

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/transverters-SWR-Bridge---foto-bovenkant-600pix.jpg

Hier de onderkant:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/transverters-SWR-Bridge----foto-onderzijde-600pix.jpg

En de kopse kant, input zijde:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/transverters-SWR-Bridge---foto-input-zijde-600pix.jpg

En voor de volledigheid, om te kunnen zien hoe het met die coax door de varkensneuzen zit, hier ook de output kant:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/transverters-SWR-Bridge---foto-output-zijde-600pix.jpg

Het schema:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/transverters-SWR-Bridge-schema-600pix.png
(klik op schema voor grotere versie)

Een door Camino1 gevonden document met meer uitleg vindt je hier.

En dan de metingen:

We hebben deze Transverters brug vergeleken met mijn Mini-Circuits ZFDC-20-5+. Deze ZFDC-20-5+ is gespect voor 100kHz-2GHz, en is dus vergelijkbaar. Helaas kan ik slechts tot 1,5GHz meten, maar zo te zien is dat voor beide bruggen ook het optimale gebied....

Eerst hebben we gekeken naar de maximale reflectiedemping op de testpoort, met m'n mooiste 50Ω loads:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/SWR-bridge-vs-Mini-Circuits-return-loss-600pix.png
(klik op grafiek voor grotere versie)

In geel de Transverters brug, en in blauw de Mini-Circuits.
De Transverters brug heeft een veel grotere reflectie demping (return loss) dan de Mini-Circuits! Wel is de mini-Circuits gelijkmatiger over een breder frequentie gebied.

Hierbij moet je wel in gedachten houden dat in de praktijk 20dB al heel wat is. Beide bruggen voldoen dus prima. Maar als je zelf een in- of uitgangsimpedantie optimaal wilt tunen kun je met de Transverters brug dieper kijken.

Een voordeel hier voor de Transverters brug is dat ook de referentie load extern is. Je kunt deze dus ook aanpassen naar wens (en de waarde van de test impedantie) Bij de Mini-Circuits bruggen is deze referentie een intern weerstandje. Is deze waarde b.v. 49,5Ω, van zul je met een testload van 49,5Ω een hoge reflectie demping meten, maar met een testload van precies 50Ω al weer een stuk minder....
(Waarschijnlijk is de minder diepe reflectie demping van de Mini-circuits dus gewoon veroorzaakt door een klein verschil in waarde van Testload en interne referentieweerstand...)

Verder hebben we ook naar de doorlaatdemping gekeken (testpoort open):

http://www.miedema.dyndns.org/co/2018/swrbridge/SWR-bridge-vs-Mini-Circuits-open-demping-600pix.png
(klik op grafiek voor grotere versie)

In blauw de doorlaatdemping van de Transverters brug, en in paars de Mini-Circuits.
Onder 1MHz gaat de Transverters brug wel heel veel doorlaatdemping geven, maar boven die 1MHz is de demping 5dB minder dan bij Mini-Circuits. Mooi van de Mini-Circuits is dat de demping over het hele frequentiebereik ongeveer gelijk blijft. (De kleine rimpeltjes aan de hoge kant worden waarschijnlijk veroorzaakt door de minder dan ideale SWR van de uit- in ingangen van m'n Rigol spectrum analyser. Eerder heb ik die rimpel weg gekregen door op uit- en ingang een kleine verzwakker te schroeven)

Conclusie:
Die Transverters brug is prima! Uitstekend in het stuk 1MHz-1GHz, maar vanaf 100kHz zeker bruikbaar.
Al helemaal een aanrader als je bedenkt dat die Transverters brug niet meer dan 20 Dollar kost, terwijl je voor de Mini-Circuits ZFDC-20-5+ 80 Euro kwijt bent.
Camino1 kocht de Transverter brug op e-bay, maar hij is natuurlijk ook te koop op transverters-store.com.

groet, Gertjan.

Meer links.

Leuk stukje Gertjan. Wippermann schrijft nog over deze "sagenumworbene" brug.

www.wolfgang-wippermann.de/bruecke.htm

Het orgineel schijnt van DJ7VY te zijn. Ik heb de orginele publicatie niet kunnen achterhalen.

Edit: staat in UKW-Berichte: Breitband-Richtkoppler zur SWR-Messung
Michael Martin, DJ7VY
1983/1 Seite 35-45

En dat staat weer op:

http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hamblade….

Met een verwijzing naar nog meer lekkers:

http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_86.pdf

[Bericht gewijzigd door Camino1 op zondag 11 maart 2018 16:15:13 (23%)

Op 11 maart 2018 15:27:53 schreef Camino1:
Meer links.

Leuk stukje Gertjan. Wippermann schrijft nog over deze "sagenumworbene" brug.

www.wolfgang-wippermann.de/bruecke.htm

Het orgineel schijnt van DJ7VY te zijn. Ik heb de orginele publicatie niet kunnen achterhalen.

Edit: staat in UKW-Berichte: Breitband-Richtkoppler zur SWR-Messung
Michael Martin, DJ7VY
1983/1 Seite 35-45

En dat staat weer op:

http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hamblade….

Met een verwijzing naar nog meer lekkers:

http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_86.pdf

miedema

Golden Member

Ha Camino1,

Volgens mij hier een web weergave van dat originele artikel: http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/ukw-berichte/1983/page035/index.html.
Meer een artikel van DJ7VY over een voorversterker, met en passant ook een beschrijving van (de voorloper van) jouw brug. Maar in het web adres kloppen tijdschriftnaam, jaargang en pagina.

Vooral leuk is het principeschema (Bild 6). Dat maakt in 1 keer de werking van de brug helder :-).

Merkwaardig om te zien dat hier nog losse ferrietkralen gebruikt worden i.p.v. varkensneuzen.

Edit: Inmiddels was je me voor....

groet, Gertjan.

Een dergelijke directional coupler met weerstanden aan de poorten, is niet geschikt voor metingen met een paar Watt of meer.
Nu hoeft dat misschien ook niet wanneer je met een klein vermogen meting wilt kijken hoe de SWR van een bepaalde meting is.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Dick Kleijer is ook goed bezig geweest met dit onderwerp.
Er staat een 5 delige serie op z'n website

http://www.dicks-website.eu/return%20loss%20bridge_part1/part1.html

Ite

miedema

Golden Member

Ha Martin V,

Over vermogen hebben we het inderdaad niet gehad.
Voor deze Transverters brug wordt geen max.vermogen gespecificeerd, maar gezien de SMD weerstandjes in de brug zal dat rond zo'n 0,5W liggen. M'n Mini-Circuits wordt gespect op 0,5W...2W (frequentie afhankelijk)

Beiden zijn dus bedoeld voor algemeen gebruik. (Return loss van filters en in- en uitgangen bepalen, antennes meten etc.)
En inderdaad niet bedoeld om in een zendlijn te hangen :-).

@ 575
Inderdaad, die Dick Kleijer is ook op hetzelfde ontwerp aan het voortborduren. Dank voor de link.
Dat was ook de reden dat ik deze brug interessant vond, overal op internet kom je variaties van dit ontwerp tegen. Nu is mij ook duidelijk waarom het ontwerp populair is :-).

groet, Gertjan.

Wat mij opviel in AN 86,blz 11, is de breedband balun.

En dan hoe meet je de symmetrie?

Prachtig.

@575

bedankt voor de link naar Dick

Ha Camino1,

Ik begrijp je vraag niet zo goed maar dat ligt absolute aan mij :+
De HP4815A heb ik maar ik gebruik hem nooit meer ook heb ik 30 jaar geleden zo'n balun gemaakt door de omvang bijna niet mee te werken :(
De brug die je heb is deze balun alleen niet aan elkaar geknoopt maar aan een kant zit je Z normaal de afsluitweerstand.

Maar ik kan weer mee lezen nu verder met uitpakken.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

@ Electron920.

Simpel gezegd of stroom en spanning gelijkelijk over de twee poten verdeeld worden.
Ik bedenk me net dat daar een hoofdstuk over in de Help van mijn VNWA staat.
Wat jammer dat je die HP4815A nooit meer gebruikt. Een prachtig instrument.
Hoe groot was je balun?

Ha Camino1,

Ik heb hem nog wel maar het is voor vandaag de dag sterk verouderd hiermee bedoel ik niet het meetprincipe maar het apparaat is niet stabiel meer onderdelen zijn versleten.
Maar ook in nieuw staat je moet veel kalibreren dat is nu wel anders.
En het bereik is smal dus je heb ook de grote broer nodig die heb ik ook maar je DUT steeds omzetten is niet fijn.
Ik werk nog wel met de ZPV van Rohde & Schwarz hier voor heb ik veel adapters gemaakt om de componenten te kunnen testen samen met de sweeper en controller werkt dit voor onderzoek sneller als menig moderne netwerkanalyzer.

De balun is volgens tekening met het opgegeven ferriet materiaal er was in die tijd niet veel beter.
De brug die ik nu (straks ga ik hier weer mee verder) ontwerp maakt gebruik van moderner ferriet.
Het nadeel van de balun en dus ook van je brug is hij is veel te lang dit is voor de balun geen punt de HP loopt tot 110MHz maar voor jou brug niet bruikbaar.

Aan de hand van de metingen van @heer miedema is duidelijk te zien dat voor laag de brug balans niet goed bereikt woord dus eigenlijk nog meer ferriet of nog langer maken maar dat kost hoog in frequentie.
Het beste is gebruik te maken van verschillende ferriet materialen voor hoog en laag in frequentie.
Het nadeel van zo'n lange transmissielijn is het Tc deze beïnvloed de balans.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Leuk item. Bedoelde OM maakt ook prijsgunstige transverters voor de amateurbanden. Daarbij was ik deze reflectiemeetbrug ook tegengekomen.

Het originele ontwerp van DJ7VY:

Dr. Michael Martin, DJ7VY was in de jaren 70 en 80 van de vorige eeuw zeer actief met publicaties over HF zelfbouwschakelingen, met de nadruk op sterk-signaalgedrag. Hij was werkzaam in Berlijn bij een instituur voor atoomfysica, waar ze voor de verwerking en uitlezing van de meetgegevens veel apparatuur zelf ontwikkelden. Daarbij werd ook veel kennis opgedaan over de gebruikte ferrietmaterialen, met als uitkomst onder andere deze meetbrug. Hij heeft diverse jaren in Weinheim, tijdens de UKW-Tagung, lezingen gehouden.

Enkele metingen:
23 cm band 1250MHz 33.3dB reflectiedemping
13 cm band 2350MHz 25.8dB idem
9 cm band 3450MHz 24.3dB idem

Ik ben nog steeds verbaasd over de goede werking, gezien de constructie met de getoonde weerstand(jes). En voor de RF-poort zou ik heden ten dage een N-connector met kleine flens kiezen.

Zoals Gertjan al terecht opmerkte, valt of staat het uiteindelijke meetbereik met de kwaliteit van de gebruikte referentieloads.

Meetconfiguratie HP8561E SA, HP85644A TG, 908A Load 2x

Een professionele uitvoering met directivity van 40dB van 10MHz tot 18GHz:

Gr. N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen

Ha NKHteB,

Leuk om te zien ik heb hem indertijd ook gebouwd de UKW berichte waarin de brug beschreven wordt moet ik nog wel hebben ik denk begin 1990.
Ik gebruik nu twee kernen meer niet tot 4GHz van af 5MHz dat is het verschil.
Als je nog lager in frequentie wil moet je heel speciaal te werk gaan daar ga ik later dit jaar weer mee verder voor de analyzer van @heer miedema dat is met ferriet bijna niet te doen als je breedband wil blijven.

De brug die je laat zien heb ik ook maar dat is een autotester dat wil zeggen de diode zit er in dat maakt het een heel stuk makkelijker.
Bij dit type brug heb je geen balun nodig dat scheelt een slok op een borrel :D

Ik ben nu net over zeg maar op de nieuwe locatie maar ik heb nog een maand of drie nodig om alles uit te pakken wat een ramp :( :'-(
Het enige wat al weer draait is de Cesium klok die is weliswaar niet uit geweest maar moet weer wel acclimatiseren.
De GPS draait ook weer maar dat duurt nog wel een maand of twee voor een stabiel resultaat.
Ook op deze locatie weer aarde trekken tafels opbouwen ik weet even niet waar ik moet beginnen :o

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hallo Henk,

blij je bijdrages weer te lezen!! Het was de laatste tijd wel wat stil rond diverse meetonderwerpen. Maar dankzij Blackdog en Gertjan is er weer wat reuring.

Ik heb altijd veel plezier beleefd aan de DJ7VY meetbrug. OM Martin heeft me indertijd ook vooruit geholpen met -toendertijd in Nederland- moeilijk verkrijgbaar ferriet.

De Wiltron gebruik ik in combinatie met een eveneens Wiltron 560. Dat is voor mijn amateurdoeleinden meer dan afdoende. Ik heb er ook de SOL van Wiltron bij.

Sterkte met de herinrichting van je lab/shack. Daar gaat altijd veel tijd en energie in zitten. Die gebruik je natuurlijk liever om lekker te experimenteren/knutselen.

Gr. N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen

Ha NKHteB,

Welke sweeper gebruik je bij de 560? ik heb nog een 6647A deze is goed te gebruiken bij je display.

Groet Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hallo Henk,

sweeper is HP8350B met HP83592B (10MHz-20GHz, met 70 dB verzwakker).

Gr. N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen