Направленный ответвитель для HF Опции

[mag]

Задача: сделать модуль измерения импеданса антенны (в точке запитки фидера). Модуль предполагается применять в согласующем устройстве (СУ).

Основные параметры:
Частоты 0.2 - 30МГц. Мощность сигнала на входе СУ - до 100Вт (CW).
Требования к модулю - измерение активного, реактивного импеданса (с учетом знака) нагрузки (в точке подключения фидера к СУ).
Диапазон измерения модуля импеданса 0 - 300 Ом (ориентировочно).

Описание:
Структура выбрана классическая - гетеродинное преобразование в ПЧ с анализом амплитудно-фазовых параметров на низкой частоте (эта часть работает, претензий пока нет).
В качестве измерительной "головки" хочу применить направленный ответвитель. Ссылка на схему-прототип: прототип.

Моя проблема:
В случае, когда нагрузка является чисто активной - вопросов нет. На выходе "FORWARD" - напряжение пропорциональное напряжению падающей волны, а на выходе "REFLECTED" - напряжение пропорциональное напряжению отраженной волны. Зная, по сути, падающую и отраженную активные мощности легко нахожу сопротивление нагрузки.
Не могу сообразить КАК определить параметры вектора отраженной мощности в случае когда нагрузка имеет реактивную составляющую? Прошу поделиться соображениями, ссылками теоретический материал - заранее благодарен.

[serega_sh____]

Диапазон измерения модуля импеданса 0 - 300 Ом (ориентировочно) Хотелось бы иметь разумную ошибку измерения, скажем: +/-(0,05*Z +/- 2) Ом.

А откуда такие требования? Может можно попроще и погрубее.
Сколько смотрел направленности в 20дБ обычно хватает.
Но на КВ диапазоне без проблемм сделать и 40дБ (хотя я не делал 100Вт, меньше немного было).

Вы уже намотали направленник? Какие параметры получились?

Даже если Вы это сделаете, то чем Вы будете измерять и калибровать с такой точностю?

[mag]

А откуда такие требования? Может можно попроще и погрубее.
Сколько смотрел направленности в 20дБ обычно хватает.
Но на КВ диапазоне без проблемм сделать и 40дБ (хотя я не делал 100Вт, меньше немного было).

Вы уже намотали направленник? Какие параметры получились?

Даже если Вы это сделаете, то чем Вы будете измерять и калибровать с такой точностю?

Для целей проверки качества согласования с фидером (по сути КСВ) и 20дБ достаточно. Но мне хотелось иметь более ли менее достоверные параметры нагрузки. Направленности в 20дБ недостаточно для перекрытия указанного диапазона импедансов с желаемой погрешностью.
Ответвитель сделал - направленность порядка 25-30 дБ.
Ну насчет калибровочных эталонов на КВ как раз проблем думаю не будет - КЗ, ХХ и 50 Ом сделать можно (либо я не вижу пока подводных камней).
А измерение - микроконтроллер, АЦП и тому подобное.

Сообщение отредактировал mag - Nov 27 2013, 15:01

[Proffessor]

Для целей проверки качества согласования с фидером (по сути КСВ) и 20дБ достаточно. Но мне хотелось иметь более ли менее достоверные параметры нагрузки. Направленности в 20дБ недостаточно для перекрытия указанного диапазона импедансов с желаемой погрешностью.
Ответвитель сделал - направленность порядка 25-30 дБ.

На практике обычно никто не задается вопросом измерения R и X антенны (тем более с такой точностью), достаточно знать КСВ. Но если очень хочется...
Прежде всего Вы уже определились с конкретным требуемым значением коэффициента направленности НО КН=45dB, исходя из требуемой точности измерения. Теперь надо думать о достижении такого КН. Простейший путь - ограничить полосу частот. Как известно, всякий НО представляет собой сбалансированный мост, и его КН зависит от качества балансировки моста. Невысокий КН широкополосных НО есть результат компромисса между КН и шириной полосы рабочих частот. Чем уже полоса, тем лучше можно сбалансировать НО. Может Вас спасут несколько узкополосных переключаемых НО?

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 27 2013, 15:48

[mag]

На практике обычно никто не задается вопросом измерения R и X антенны (тем более с такой точностью), достаточно знать КСВ. Но если очень хочется...
Прежде всего Вы уже определились с конкретным требуемым значением коэффициента направленности НО КН=45dB, исходя из требуемой точности измерения. Теперь надо думать о достижении такого КН. Простейший путь - ограничить полосу частот. Как известно, всякий НО представляет собой сбалансированный мост, и его КН зависит от качества балансировки моста. Невысокий КН широкополосных НО есть результат компромисса между КН и шириной полосы рабочих частот. Чем уже полоса, тем лучше можно сбалансировать НО. Может Вас спасут несколько узкополосных переключаемых НО?

Благодарю за активное участие в моем вопросе!
Улучшать направленность в железе накладно. Хочется математическую коррекцию.
Попалось несколько статей от именитых R&S и Agilent. Картиночки красивые - структурные схемы приборов с указанием возникающих ошибок. Далее с применением калибровочных мер (ХХ, КЗ и 50 Ом) проводится математическая коррекция. Вроде бы как до 20 дБ удается улучшить направленность. Вот ищу эту самую математику. У меня по сути то однопортовый векторный анализатор (громко конечно сказал ). По идее его коррекция не должна быть сильно сложной - OSM (full one-port calibration). Вообщем пытаюсь двигаться в этом направлении.
Если интересна тема - то вот некоторые примеры: improved rf hardware and calibration methods for network analyzers и Vector Network Analyzer (VNA)
Calibration: The Basics и Классификация и анализ методов калибровки
векторных анализаторов цепей .