Phasenmessung mit dem NWT

  • Der NWT500 nach DL1ALT leistet mir seit einem Jahr gute Dienste. So konnte ich aus Flohmarkt- Quarzen recht brauchbare Filter zusammenstellen, meine 70 cm- und 2m- Antennen überprüfen usw.


    Mit einem AD8302 und einem Richtkoppler habe ich nun versucht, den Phasengang des Reflexionsfaktors zu ermitteln. Leider liefert der AD8302 nur den Betrag der Phasendifferenz. Es ist also unklar, ob induktive oder kapazitive Impedanz vorliegt. Nur der ohmsche Fall ist eindeutig (Null- Linie).


    Lösungsvorschläge:


    1. Man könnte einfach bekannte Impedanzen zwischen NWT und Messobjekt schalten, um zumindest die Aussage "kapazitiv" oder "induktiv" zu erhalten. Dazu wären dann mehrere Wobbeldurchläufe und eine angepasste Software notwendig.


    2. Die Ein- und Umschaltung der Hilfsimpedanzen könnte man mit Relais oder Analogschaltern vornehmen, also automatisch.


    3. Ohne Umschalter könnte eine Meßbrücke arbeiten, die aus 2 Widerständen und 2 Varicaps besteht.


    Nun sind die Experten gefragt...


    73, Wolfgang


    P.S. Hier sind Fotos: http://www.nonprofit-ham.de/viewtopic.php?f=5&t=43

  • Hallo Wolfgang,
    ganz so einfach ist die Sache nicht.
    Mit drei Messungen und "etwas" Rechnung mit komplexen Zahlen lässt sich der Betrag, der Phasenwinkel und das Vorzeichen des Phasenwinkels mit dem NWT und der Reflexionsmessbrücke bestimmen. Die erforderlichen Ergänzungen in der Software wären allerdings schon recht umfangreich.


    In der Zeitschrift Funkamateur Heft 2/2003 S. 172-173 findest Du dazu einen interessanten Artikel.


    73
    Rainer

  • Hallo Rainer,


    leider besitze ich kein Archiv, bin erst seit kurzem Abonnent des "Funkamateur".
    Könntest Du mit ein paar Worten die von Dir erwähnte Methode erklären?


    Vielen Dank!


    Noch eine Frage: Kann man mit der SW von DL4JAL einen Reflexionsmesskopf kalibrieren?
    Ich würde gern die drei Fälle "offen", "50 Ohm", " 0 Ohm" unterscheiden. So ähnlich ist es bei DG8SAQ beschrieben (VNWA).
    Wolfgang

  • Hallo Wolfgang,


    die Berechnung kann durch Messungen des SWV oder der Reflexionsdämpfung erfolgen.
    Zusätzlich wird eine Messung mit einem Reihen-, oder Parallelwiderstand von 50 Ohm durchgeführt (abhängig von der Impedanz).
    Das Vorzeichen des Phasenwinkels wird durch eine Messung mit parallel geschaltetem Kondensator bestimmt.
    Mit der Software von DL4JAL kann zwar das SWV direkt gemessen werden, genauere Werte erhält man aber durch die Messung der Reflexionsdämpfung in der Betriebsart Wobbeln. Der vom FA für den NWT angebotene Reflexionsmesskopf hat im Bereich bis 160 MHz einen konstanten Ausgangspegel von -10db, wenn man aber z.B. eine Messbrücke nutzt, ist es sinnvoll den genauen Ausgangspegel vorher zu messen.
    In der Anlage habe ich bei 2,4GHz einen Ausgangspegel von -18dB so dass die Reflexionsdämpfung 38db beträgt. Das sich daraus ergenede SWV von 1,02 ist bei der direkten SWV Messung nicht mehr genau abzulesen.


    Zu Deiner zweiten Frage, ein kalibrieren der Software von DL4JAL ist auch für die SWV-Messung vorgesehen und erforderlich. Durch die besondere Beschaltung des Reflexionsmesskopfes wird die reflektierte Leistung direkt ausgewertet, dadurch erfolgt die Kalibrierung nur durch eine Messung mit offenen Ausgang des Reflexionsmesskopfes. Vorher ist aber die Kalibrierung in der Betriebsart "wobbeln" durchzuführen.


    73
    Rainer

  • Lieber Rainer,


    ich danke für Deine rasche Antwort.


    Es ist also möglich, durch Parallel- oder Reihenschaltung eines Kondensators das Vorzeichen der Phasendifferenz zu ermitteln. Genau so habe ich mir das vorgestellt. Natürlich gibt es ungünstige Fälle, wenn nämlich durch die zusätzliche Reaktanz die reelle Achse durchquert wird. Deshalb meine Idee, für eine dritte Messung zusätzlich eine Induktivität zu verwenden. Da im NWT500 sowieso schon Relais zur Dämpfungsumschaltung verwendet werden, ist ihre Verwendung sicher auch zum Überbrücken einer Hilfsreaktanz denkbar. Der AD8302 hat noch einen weiteren Vorteil (gegenüber AD8307): Man erhält als Ausgangssignal Vmag das Verhältnis der beiden Eingangsspannungen. Dadurch wird ein Amplitudengang des Testsignals ausgeglichen, auch der Amplitudengang des Richtkopplers.
    Kurzum, ich werde 20 pF und 10nH einschleifen, jeweils durch einen Relaiskontakt überbrückt.


    73, Wolfgang

  • Die bisherige Lösung mit einem Richtkoppler gefällt mir nicht. Zu stark frequenzabhängig.


    Da ich auch mal eine Widerstandsbrücke mit Doppellochkernen als Symmetrierdrossel aufgebaut habe, grübelte ich über einen möglichst einfachen Anschluss des AD8302 nach. Die angehängte Schaltung kam heraus.


    In der Originalschaltung der Brücke wird nur der Außenleiter des linken Koaxkabels als Symmetrieelement verwendet. Ob man Innnen- und Außenleiter verbindet, spielt keine Rolle. Also ist der Innenleiter für andere Zwecke frei. Er leitet kein Massepotential zum Referenzport, sondern das linke Koax dient nun zur Phasenumkehr des Referenzsignals.


    Erst mal so eine Idee... Bin gespannt, ob es funktioniert.


    73, Wolfgang


    Korrektur siehe hier:
    http://www.qrpforum.de/index.p…ad&postID=43882#post43882

  • Hallo Wolfgang,


    ich versuche Dir auch zu folgen und würde mich über eine schematisches Bild des Messaufbaus freuen.


    Ist der AD8302 nun den Messknecht und wie hast Du ihn beschaltet ?


    Spannend wären auch Messungen an reinen "C" und "L" mit deiner Brücke.


    Danke.

  • Hallo Brücken- und NWT- Freunde!


    Nun ja, ich habe ein bissel gemogelt. Am Referenzport des AD8302 sind 15pF gegen Masse gelötet. Dadurch werden die Phasen frequenzabhängig verschoben.
    Nun müßte man ein wenig rechnen. DL4JAL ist gefragt...
    73, Wolfgang
    Nun zum Versuchsaufbau: Das linke Bild zeigt zusätzlich die Vorderseite der kleinen Adapterplatine für den AD8302. Es wurden (außer zur Auskopplung der beiden Detektorsignale) ausschließlich SMD- Bauteile verwendet. Die rechte Buchse geht zur Antenne bzw. zum Messobjekt, die linke wird nicht verwendet.


    Zur Schaltung (Quelle: Analog Devices): Statt des Richtkopplers habe ich die Messbrücke angeschlossen, ohne Dämpungsglieder.
    R1 = R2 = 51 Ohm
    Vp = 5V
    C1 = C4 = C5 = C6 = 1nF
    R1 = R2 = 100 Ohm
    C2 = C8 : nichts (Anschlüsse offen)


    Das vierte Foto zeigt den Aufbau des Detektors, hier noch an einen Richtkoppler angeschlossen.

  • Diese Frage stellte ich mir, als ich heute mal einen Serienschwingkreis gewobbelt habe.
    Meine Enttäuschung war groß, denn trotz aller Tricks gibt der AD8302 nur den Betrag, aber nicht die Richtung der Phase (kapazitiv oder induktiv) aus.
    Ein Lehrsatz der Vierpoltheorie lautet, dass (unter bestimmten Voraussetzungen) der Phasengang gleich der 1. Ableitung des Amplitudenganges ist. Aber das ist leider nur eine grobe Näherung.
    Anschaulich ausgedrückt bedeutet es :
    - 1.) Wenn die Amplitude mit steigender Frequenz zunimmt, dann haben wir Induktivität.
    - 2.) und umgekehrt Kapazität.


    Dank der Software von DL4JAL können wir eine ganze Messreihe aufnehmen und daraus sehr leicht die Entscheidung ableiten, welcher Fall vorliegt. Man sieht es also schon am Kurvenverlauf, auch ohne AD8302.
    Aber, wer es genau wissen will, (so wie ich) der bastelt sich den Sensor und die Widerstandsbrücke und hofft, dass die passende Software recht bald bereitgestellt wird.
    Die Widerstandsbrücke mit den Doppellochkernen als Symmetrierglied ist auf jeden Fall zu empfehlen. Sie funktioniert auch hervorragend mit dem AD8307, der im NWT eigebaut ist. Das 50 Ohm Teflon- Koax habe ich übrigens aus einem verschrotteten DSL- WLan- Router "Speedport W500V" gewonnen.


    Die von mir geäußerten Ideen mit irgendwelchen zusätzlichen Kondensatoren oder Spulen, mit Relais zur Umschaltung haben sich damit erledigt!
    73, Wolfgang