Самодельный КСВ/ваттметр по схеме Стоктона

5 апреля 2021

Некоторое время назад мы познакомились со схемой моста Брюне. Это наиболее популярная схема измерения мощности и КСВ, но не единственная. Рассмотрим альтернативную схему и попытаемся понять ее сильные / слабые стороны.

Схема называется «мост Стоктона» (Stockton bridge) в честь David Stockton, G4ZNQ (согласно нескольким публикациям, также GM4ZNX). David подробно описал схему в статье A Bi-directinal Inline Wattmeter [PDF], опубликованной в журнале SPRAT, выпуск 61 за зиму 1989/1990 годов. Другое название схемы — «тандем матч», по статье The Tandem Match, написанной John Grebenkemper, KA3BLO / KI6WX и опубликованной в журнале QST за январь 1987-го года. Насколько я смог разобраться, ни один из авторов не является изобретателем схемы, зато они ее популяризировали.

Рассмотрим схему на примере иллюстрации из книги W1FB’s Design Notebook:

Схема моста Стоктона (tandem match)

В книге содержится подробная инструкция по изготовлению и наладке устройства, с точностью до рекомендуемого расположения компонентов на плате.

T1 и T2 мотаются аналогично трансформатору в мосте Брюне. Первичная обмотка образована жилой коаксиального кабеля, продетого в ферритовое кольцо. В качестве последнего рекомендуется FT50-61. Вторичная обмотка мотается на кольце, 12-ю витками тонкого эмалированного провода. Диоды D1 и D2 рекомендуются германиевые. Я использовал отечественные Д311А. R1-R2 и R3-R4 представляют собой эквиваленты нагрузки 50 Ом на 1+ Вт. Я использовал на их месте 6 параллельно соединенных резисторов 300 Ом на 0.25 Вт. К REF и FWD подключается измерительная головка на 100-200 мА. Допускается использовать две отдельные головки, или одну с переключателем.

T1-T2 является полноценным направленным ответвителем с 4-я портами 50 Ом. В отличие от моста Брюне, схема имеет фиксированное переходное ослабление (coupling) на всем КВ-диапазоне и согласованный импеданс. За счет этого схема чувствительнее и точнее. Ее работа доступно объяснена в видео, которое снял Alan Wolke, W2AEW.

В моем исполнении КСВ/ваттметр получился таким:

Самодельный КСВ/ваттметр по схеме Стоктона (tandem match)

Вид с обратной стороны:

Внутренности КСВ/ваттметра по схеме Стоктона (tandem match)

Устройство работает с мощностями от 5 до 100 Вт. Как и в мосте Брюне, КСВ 2 соответствует примерно 1/3 шкалы. Мой экземпляр показывает 1-2 деления в положении REF при нагрузке на 50 Ом, хотя должен показывать ноль. Простыми средствами, вроде добавления экранирующих перегородок и подстроечных потенциометров, устранить дефект не удалось. Мне показалось, что это не настолько большая проблема, чтобы все переделывать.

Вместо аналоговой измерительной головки ничто не мешает использовать микроконтроллер с АЦП и какой-нибудь экранчик. Тогда калибровка устройства может быть выполнена в коде.

Выглядит так, как если бы мост Стоктона превосходит мост Брюне. Схема одинаково хорошо работает при пропускании через нее как 5 Вт, так и 100 Вт. Согласно литературе, мост не нуждается в балансировке, если выполнен симметрично, с экранирующими перегородками и без длинных соединительных проводов. Но, как выяснилось, без перегородок и с проводами схема тоже работает сносно.

Дополнение: КСВ/ваттметр по схеме Стоктона на бинокле BN61-202

Метки: , , .