Hur mäta korrekt på en unun/balun med nanovna?

[SM0AOM]

Sena tiders barn vet inte vad de gått miste om.


GR 874-LBB ($800) och HP805C ($525) "slotted lines". Bör ej saknas i något hem.




Att mäta upp belopp och fasvinkel hos impedanser med användning av sådana var laborationsuppgifter i Mikrovågsteknik en gång i tiden...

 

[SM0GLD]

Fina grejer du har att leka med.
Man blir sjuk av avund

 

[SM0GLD]

Här lite mätdata på den lilla transformatorn med rörkärnor.
Den består av två st. typ -43 rör. Längd 20mm, yd 12mm, id 3.5mm.
Lindad med 2x 2varv otvinnade trådar. Induktansen är 19µH.





Detaljerade mätdata finns i bifogade pdf filer.

 

[SM0AOM]

Båda mina slotted-lines kommer ur "hyllrensningar".
Hade inte hjärta att se dem gå i återvinningen, och dessutom var det ganska roligt att vara "labassistent" i Mikrovågsteknik en gång i tiden...

Att mäta upp en impedans och plotta den korrekt i Smith-diagrammet (först rita SWR-cirkeln, sedan bestämma
om lasten var kapacitiv eller induktiv och slutligen själva fasvinkeln) tog inte fullt 1/2 timme för en frekvens.





Man kan bara föreställa sig hur lång tid frekvenssvepta mätningar skulle ha tagit.

 

[SM7NTJ]

Att diskutera mätteknik så en vecka in på det nya året är kul men jag har en fråga.
Blir inte en "slotted line" väldigt dyr och svåranvänd på 7MHz?

Mina elever gör laborationer i ellära där de samtidigt mäter ström och spänning för en krets med blandade reaktiva laster med hjälp av ett två-kanals oscilloskop.

Med lite koll på inkopplingens gemensamma punkt och med hjälp av en isolationstransformator som ser till signalkällans och oscilloskopets jordar hålls separerade brukar de flesta kunna avläsa belopp och beräkna fasläget.

När de i en laboration varierar frekvensen kan de på oscilloskopets skärm se växlingen mellan induktiv och kapacitiv reaktans när kretsens resonansfrekvens passeras.

Ovanstående laborationer görs i spänningsområdet 3 - 5 V och med frekvenser upp till 400Hz.

För att kunna mäta ström med oscilloskopet behöver du koppla in en liten krets som omvandlar en ström till en spänning. I vår uppkoppling använder vi ett litet motstånd i serie med kretsen vi mäter på.

När vi "krämar på" med mer effekt och nätspänning så använder vi mätinstrument som på ett personsäkert sätt samtidigt klarar av att visa spänning, ström och fasläge.

Nåja 50 Hz är ganska lättarbetat.

 

[SA7ELF]

Nu har jag lindat en ny balun för att se lite vad som händer med ungefär samma antal varv fast med större kärna. Jag stackade 4st T68-2-kärnor och lindade på godtyckligt antal varv tvinnad tråd. Jag har bara mätt S11 med ett 50 Ohms motstånd på andra sidan balunen men det känns som att den går lägre rent frekvensmässigt. Det verkar som att slumpen eller ren å skär tur gjorde att den första varianten med en kärna mer eller mindre fullt lindad med mitt tvinnade par ger så bra värden jag kan få med detta material vid önskat frekvensomfång men jag blir inte helt klok på vad det bästa sättet att mäta på är. Jag antar att det även delvis hänger på vilken parameter man värdesätter mest. I mitt fall är det en kompromiss mellan genomgångsdämpning och induktiv reaktans (?).

Om jag tittar på ett Smith-diagram och jämför mina bägge baluner så har en med endast en kärna en "V"-formad kurva medan den med 4 kärnor endast är ett lutande streck "/"



Jag har en T114-43-toroid jag tänkte linda på några varv på för att se hur material 43 beter sig. Jag begriper inte riktigt hur allt fungerar och framförallt inte hur man bör koppla in och mäta med vna för att få fram så nyttig data som möjligt. Det känns som att man är tvungen att koppla in med ena sidan mot S11 och andra sidan mot ett 50 Ohms termineringsmotstånd för att göra en del mätningar och sedan koppla mellan S11 och S21 för att göra ytterligare mätningar och resultaten man får ut får man bedöma utefter vad man mest eftersträvar eller värdesätter. Tvinningen på mina trådar är HELT godtycklig, gjord medelst en vanlig skurvdragare. Sannolikt påverkar tätheten på tvinningen också men jag tänker att det har underordnad betydelse i mitt fall.

 

[SM0AOM]

Blir inte en "slotted line" väldigt dyr och svåranvänd på 7MHz?

"Slotted-line" blir rätt opraktiskt på frekvenser under c:a 400 MHz, utan är mest intressant för att
demonstrera fenomenet "stående vågor". Väldigt få av "Unge Ing. Spoling" har sett en stående våg, utan
det är en ren abstraktion för de flesta.

Men vi som varit med ett tag, som har handlett labbar med "slotted line" och
innan detta dragit en glimlampa eller en lampslinga utefter en transmissionsledning bestående
av parallella trådar, har skaffat oss en intuitiv uppfattning om detta vågmekaniska fenomen.

 

[SA0BUX]

Har ett minne av att vi åtminstone laborerade på mekaniska stående vågor på gymnasiet.

Det fanns en del artefakter i skåpen från 60-talet med olika mikrovågslaborationer där det kan ha förekommit demonstration eller laboration av stående vågor men dom ansågs väl hälsovådliga på 1980-talet.

 

[SM0UAN]

Om man vill göra en impedansanpassning med transformator, så är det väl inte ett krav att linda tvinnat/bifilärt för att uppnå nån viss impedans i själva trådparet man lindar? En flödeskopplad trafo kan, såvitt jag förstår, lindas på klassiskt vis med vanlig linding av primär och sekundär. Att det finns många parametrar att ta hänsyn till vid höga frekvenser är ju helt klart, men för rena försök med kärnor etc är det måhända lika bra att inte trassla för mycket med många varianter samtidigt. Det "ideala materialet" vet inte jag vad det kan vara för nåt, men att det blir obra med väldigt många varv tycks vara nåt många är eniga om - därav att man troligen får bättre resultat med ferritmaterial och lindningar med få varv än med järnpulver och många varv.

Den här sidan tyckte jag gav en del intressant att läsa: https://owenduffy.net/blog/?p=15362

 

[SM0GLD]

Om jag tittar på ett Smith-diagram och jämför mina bägge baluner så har en med endast en kärna en "V"-formad kurva medan den med 4 kärnor endast är ett lutande streck "/"

Mät då från en lägre frekvens så kommer V:ets vänstra flank fram.
Mätningen som visar "/" indikerar att du har högre läckinduktans.

 

[SM0AOM]

Impedansen hos det tvinnade paret är ganska egal så länge
som lindningslängden är "kort" i förhållande till våglängden, en tumregel
är 1/10 våglängd.

För ledningslängder av denna storleksordning får vi en
"lokal diskontinuitet" vars inverkan kan börja försummas.

Transformatorer är, trots att de ser enkla ut, ett svårt och ofta missförstått ämne vilket behöver grundläggande förståelse för den magnetiska kretsen och elkretsteori. Annars blir specifikationer och resultat högst svårtolkade.

VK1OD tillhör de som förstår saken i ganska stor detalj.

 

[SM0GLD]

Det känns som att man är tvungen att koppla in med ena sidan mot S11 och andra sidan mot ett 50 Ohms termineringsmotstånd för att göra en del mätningar och sedan koppla mellan S11 och S21 för att göra ytterligare mätningar och resultaten man får ut får man bedöma utefter vad man mest eftersträvar eller värdesätter

Om din VNA har en korrekt 50 ohm impedans på S21 ingången så kan du alltid koppla in din transformator direkt för tvåportsmätning.
Därefter väljer du själv vad du vill mäta, S11 eller S21.

 

[SA7ELF]

Och priset för mest överambitiösa 1:1 balun går till.... *trumvirvel* ... UNDERTECKNAD!

Har ägnat dagen åt att bygga klart min 1:1 balun för koppla in mellan min loop-antenn och min sändtagare. Om jag räknat rätt fick jag på 27 varv tråd. (Nej man bör/ska inte linda på tråd så att i stort sett hela kärnan är täckt) Den röda lindningen är ansluten till en N-kontakt via några centimeter RG-402. Jag tryckte i en plastbussning för att hålla lindningarna på plats och hålla balunen centrerad kring koaxialkabeln men den fyller ingen egentligen funktion. Jag valde att bygga anslutningarna i mässing än så länge. Får se ifall det blir koppar i framtiden om jag känner att den presterar som jag vill.

Den gröna lindningen är bara fastlödd i några mässingsbrickor som sedan ansluter ut via gängstången.