Znalazłem rozwiązanie rzekomo nieintuicyjnego zachowania się mostka w czasie dopasowania i dla przypadków pełnego odbicia.
Otóż okazuje się, że wszystko jest OK i zgadza się z intuicją, a tylko moja interpretacja sygnału wyjściowego z AD8302 była błędna
Zapomniałem po prostu, że AD8302 pokazuje zerową różnicę pomiędzy mierzonymi napięciami pokazując dokładny środek skali, czyli napięcie na wyjściu 900mV. Jakakolwiek odchyłka jest pokazywana (w zależności od tego, które napięcie jest większe) albo poniżej tego poziomu, albo powyżej.
Wszystko więc się zgadza, że dla pełnego dopasowania mam poziom ok. 900mV, dalej port otwarty, to napięcie poniżej tego poziomu, a port zwarty, to napięcie powyżej tego poziomu.
Więc przy pełnym dopasowaniu spodziewałem się błędnie najniższego poziomu (a nie poziomu najbliższego 900mV) na wyjściu AD8302 - i wszystko jasne. Mostek bez transformatora zachowuje się więc całkowicie poprawnie.
Udało mi się też zrobić eksperymentalne pomiary z zastosowaniem dwóch różnych transformatorów. Okazuje się, że transformatory nie są kluczowym elementem, a co więcej, potrafią dać nawet znacznie gorsze wyniki w porównaniu do "gołego" mostka bez transformatora.
Wyniki zamieszczam poniżej.
1. Pierwszy transformator to 27 zwojów (a więc bardzo duża indukcyjność) nawinięty bifilarnie na rdzeniu toroidalnym FT50-43 (AL=523)
Mostek z takim transformatorem daje dobrą kierunkowość, bo jest to prawie 30dB dla impedancji poniżej 50R (short) i 9dB dla impedancji powyżej 50R. Czyli razem jakieś 39dB.
Po kalibracji open-short-load tak przedstawiają się pomiary odpowiednio 15R, 75R i obwodu LC:
15R.png (Rozmiar: 465.04 KB / Pobrań: 981)
75R.png (Rozmiar: 468.92 KB / Pobrań: 961)
LC.png (Rozmiar: 474.4 KB / Pobrań: 972)
Jak widać, o ile wykresy dla rezystorów są jeszcze w miarę dobre, to wykres Smith'a dla obwodu LC pozostawia wiele do życzenia...
2. Drugi transformator to 7 zwojów (równomiernie rozłożonych, a więc i pojemności między zwojami mniejsze) na rdzeniu toroidalnym FT37-43 (AL=420).
Mostek na takim transformatorze daje bardzo dobrą kierunkowość, bo 41dB poniżej 50R i prawie 22dB powyżej. Czyli razem prawie 63dB.
Po kalibracji open-short-load tak przedstawiają się pomiary odpowiednio 15R, 75R i obwodu LC:
15R_.png (Rozmiar: 477.03 KB / Pobrań: 944)
75R_.png (Rozmiar: 466.18 KB / Pobrań: 628)
LC_.png (Rozmiar: 469.7 KB / Pobrań: 713)
Jak widać, rezystancje są całkiem OK (proszę nie zwracać uwagi na "szaleństwo" znaku reaktancji - jak widać procedura określania znaku wymaga jeszcze poprawki), a wykres Smith'a dla obwodu LC jest już znacznie lepszy (choć daleko mu do ideału).
3. No i w końcu "goły" mostek, bez transformatora, lecz z bezpośrednim pomiarem różnicowym.
Co ciekawe taki mostek uzyskuje niezbyt dużą kierunkowość, bo zaledwie 14dB poniżej 50R i 5dB powyżej, czyli razem jakieś 19dB.
Po kalibracji open-short-load tak przedstawiają się pomiary odpowiednio 15R, 75R i obwodu LC:
15R__.png (Rozmiar: 473.8 KB / Pobrań: 686)
75R__.png (Rozmiar: 477.57 KB / Pobrań: 678)
LC__.png (Rozmiar: 462.48 KB / Pobrań: 676)
Jak widać, rezystancje nie są złe choć mogłyby być lepsze (być może zaekranowanie mostka podniesie kierunkowość i poprawi te wykresy), a wykres Smith'a dla obwodu LC jest wręcz idealny.
Wniosek - transformator w cale nie jest konieczny, a jego brak może dać nawet lepsze rezultaty, kiedy już mostek będzie wykonany staranniej (ten obecny to raczej prototyp).
Pytaniem otwartym pozostaje to, dlaczego znacznie mniejsza kierunkowość "gołego" mostka daje lepsze rezultaty...
Pozdrawiam,
Rafał SP3GO
