自作リターンロスブリッジ
  Home made Return loss bridges
     English version here
     自作と言っても実際は、アンリツのMR55A1と言うIF Return loss bridgeを改造した物。
     中身の抵抗を50Ω1%に変えた。RFCは、そのまま使った。
           BNCコネクターが特殊な60Ω特性の物だったので50Ωの物に変更。Zx部のBNC-PをBNC-Rに変更した。
     2個有ったのでJA2TYさんに1個譲り同じように改造した。
        元は、アンリツのMR55A1 コネクターを50ΩBNC-Rに変更
 Original: Anritsu MR55A1 IF RETURN LOSS BRIDGE change Z=60 ohm to 50 ohm BNC-R
         中央にシールド板が有り入力と出力を分離している。中心はRFC。

         
     3個のブリッジ抵抗は、削りだしのアルミの中に有って相互間の結合を無くしている。
      写真の上側のアルミインゴットの中 左:入力 TGへ 中央:上のアースへ 右:出力 スペアナへ
   270Ω抵抗と5pのコンデンサーは、バランス用か・・中心の抵抗が75Ωだったので別の場所に270Ωをつけトータルで60Ωとなる。
                                                                               (JA2TYさん談)
       270Ω抵抗と5pのコンデンサーは回路から外した。
    このブリッジを測定した。
     used TR-4172; Span: 1.8GHz, Center frequency: 900MHz  upper line is reference.
         アンリツのMR55A1改の特性
       JA2DJHの物 50MHz: 58dB, 140: 52dB, 430: 50dB  JA2TYさんの物 同じ傾向 上がDUT開放のREFです。
    少し配線を移動するだけで大幅に特性が変わる。良くしようとするとがっくり悪くなり元に戻らない。Hi 
    RFCの特性で方向性が決まる。
    500MHzまで使えるのでこれ以上の改造は止めた。

         ブリッジ抵抗は、4桁程度は合わせておく。
         51Ω抵抗を使う時は、50.5Ω位を選択する。DMMで4WΩにして測定する。
     Zxと対の抵抗は、終端型が良いみたい。この2つも合わせておく。
         RFCの選択が問題。プロ用を分解したので参考に。
    妥協したらボンドでロックしておく。1度やり出すと1週間ほど楽しめます。
     1GHzまでのブリッジなら1ヶ月、2GHzなら1年遊べます。Hi   先生のJA2TYさんの話!!

      2GHz Return Loss Bridge
          2GHzは、目標だけです。

    JA2TY Version
    最新のJA2TYさんの会心のリターンロスブリッジ 2009.3
      
    OZ2CPUのを改良した物。ビーズの中は2.9mmセミリジットケーブル。     430MHzで50dB位取れている。1GHzで35dBはすごい。
    RFCは、フェライトコアーに5回巻き。その後ろにセミリジットケーブルにフェライトビーズを5個入れている。
    全部セミリジットケーブル+フェライトビーズだけでは、低い周波数でNGだそうです。
    2009.9
      
    コアーを2重化、銅板でシールドした。ビーズの中は1.2mmセミリジットケーブル。 特性:ほぼ35dB取れている。
     2009.9.29
           
    コアーの隣に銅板を添わせた。           特性:40dBラインを超えている。

       JA2DJH Version
    当局の物です。2009.7
          
    JA2TYさんのRLBを "まね" して作ってみた。                Span:1.8GHz 1.2GHzで37dB、2GHzまで使えそう。
    RFCはFT23-61+FB801-43を5個です。
        入れ物は、NECの800MHzの11dBカップラーです。
                                                                     中のストリップライン、RET用の終端をそのまま使った。(100Ω抵抗をパラ接続)
        調整用のDUTには、HPの終端抵抗908Aを使っています。
    F6BONさんのHPを参考に改良?した。
     銅箔テープでアースに対して微小容量を入れた。(左下の部分)カットアンドトライでスペアナを見ながら良い点を探す。
     INPUT, REFにも入れたが効くのはDUT側だけだった。
     フェライトコアーは銅箔テープでシールドした。
     RFCは入出力を銅板でシールドをした。
    RFCはJA2TYさんと同じ。セミリジットの横に裸線で帰線を入れた。これで500MHzまでがだいぶん改善された。(10dB位)
        大体35dB位か。セミリジットを細くしてビーズを2重に入れたいが。
        →ハムフェアーでコアーを入手。2重に入れたが特性はあまり変わらず。(下記)

      2009.8 少し改良 コアーの2重化
        帰線用のFB801をFB301に変更

        ブリッジ部のアップ。100Ω抵抗をパラ接続 右にRFCの一部が見える。

        心線の2.9φセミリジット同軸にはFB801コアーを,帰線はFB301コアーを使用

        コアーを2重にしたが蓋が閉まらなくなった。

     コアーを2重にしたが特性が悪い。元に戻した。

        少し改良?2009.9
      トロイダルコアーにエナメル線の代わりに1.2mm同軸線を巻いた。太くて4回しか巻けない。
        パラに帰線にも同じコアーに同数だけ線を巻いたRFCを入れたが方向性が20dBに落ちたので外した。
      セミリジット+FB801コアー全体をアルミホイルで包んだ。
       500MHzまでは良いが始めより悪い。
        このRLBの改良(改悪かも)は、続いています。

        2009.10
    タカチのケースで使ったknow howで作り直した。出力側をSMAに変更した。
         
     メガネコアーは13個使用。内部はFB101コアーを使用。  ブリッジ部のアップ、FB101コアーとメガネコアーの2重構造
         銅箔で回路のバランスをとっている。アースとDUT間、GENとREF間、アースとRFCホット間、アースとRFCコールド間の4ヶ所に入れた。
        これが最終特性です。
    used TR-4172 SPAN: 2GHz, Center frequency: 1GHz  at 1.8GHz Directivity: 40.9dB, upper line is reference.
        Directivity line is smoothed. TG is 1.8GHz max.

       2009.9 タカチのケースで別のRLBを作った。
      
    セミリジット同軸のみ配線              フェライトビーズは2重に入っている。外側は18個のメガネコアーを使用。
      
    マイクロストリップラインを使用したブリッジ部        ブリッジ抵抗は、100Ωを2個パラ接続 調整後ボンド止めした
        FB-101ビーズにメガネコアーを被せた。               1個だけ飛び出しているコアーの位置が特性に影響する。
     このブリッジの特性 1.2GHzで方向性35dB取れている
    ほぼフラットな方向性ですが後10dB欲しい。45dB取れれば言うこと無しなんですが。Hi

    色々やってますが35dBの壁を破れていません

      2009.9.29 JA2TYさんの”銅板を添わせる”を参考に試してみた。
         
       used R-3361B SPAN: 2GHz, CF: 1GHz  2GHz Directivity: 42dB, upper line is reference. Directivity line is smoothed.
    銅板をスペアナ出力のアースポイントに半田付けした。2Gまで 40dB以上取れてます。
    (上の図)方向性特性はノイズが多くて見にくいのでスムージングをしています。
    これだけが2GHzまで40dB取れた成功例です。
    この特性を取るために3.6GHzのTG付きスペアナを買い足しました。

    同じように真似して作ってみたら?なかなか方向性がフラットになりません。共振点が出たりします。でも此が面白い。
    ターミネーターを選ぶ: 50Ωジャストか、50.3Ωとか・・結構幅が有ります。HPの0.1Ω誤差の終端抵抗は高い。

    HPの908Aという終端抵抗をジャンク箱から発見。調整にはこれを使っています。
    JA2TYさんも同じ物を持ってました。ジャンクで発見したら買って下さい。

    Zxの隣のREF用の抵抗は、SMA型の終端抵抗が良いかもしれない。
    ブリッジに使う抵抗を選ぶ。ターミネーターに合わす。1%抵抗でも20dBの違い。もっと追い込む。
    なるべく小型の抵抗を選ぶ。
    表面実装の51Ω1個より、100Ωまたは200Ωの抵抗をパラに使う方が良いらしい。上記では100Ωをパラに使用した。
    RFCのコアーを選ぶ。高い周波数用と低い周波数用とをシリースにするのか。
    色々ノウハウが有るんでしょうね。 教えて下さい。

    表面実装の抵抗を正確に計るのにテストフィクサーが必要になってくる。・・そこまでは無理です。
    下のWiltron 60N50の修理には、実体顕微鏡が必要なほど細かい作業になるそうです。・・JA2TYさん談

    DLのフォーラムから細い同軸の例として
            1) RG174 d=1.56mm
            2) RG316 d=2.01mm
            3) RG58U d=3.30mm
            4) Semirigid d=3.50mm
    とあるがセミリジット,RG-58U位は入手出来るがRG174, RG316なんて・・・
    セミリジット同軸ケーブルは他にも0.86, 1.19, 1.60, 2.2mmの物が有るようです。

    参考: CQ出版「高周波回路設計ノウハウ」
                OZ2CPUのHP
                F6BONのHP フランス語です
                DL-QRP-FORUM ドイツ語です。17ページに渡って議論されている。


  プロ用のリターンロスブリッジ を見る
     Wiltron 60N50
      Inside view of Wiltron 60N50/ 5-2000MHz Directivity: 40dB
   JA2TYさん所有のプロ用のリターンロスブリッジWiltron 60N50を分解して貰いました。
      このRLBは、方向性が20dB位しかなく使えない物でした。
   化粧蓋の止めが、ねじじゃなくはめ込みなので傷を付けずに外すのが大変だったそうです。
   CQ出版の「高周波回路設計ノウハウ」に載っている1GHzのWiltronとまた違う構造。こちらは、2GHzまで使える。
            signal pass: L to R
           中心が中身、右が中蓋、左が化粧板                  ブリッジの中身 信号は左から入って右へ出る。下がZx
   とても真似できんなあ!・・・との事でした。

       内部構造をマクロレンズで写しました。
           
    RFC部のアップ 23材?のコアに6回ずつ巻いてある                  51Ωのブリッジ抵抗の取り付け
    コアの巻き線は、細い同軸になっている。
    この同軸線がパイプ状になっているので落とすとヒビが入ってNGになるのか。
        この手のRLBは絶対落とさないようにとのことです(tnx ja1ceb)


        止め蓋のアップ、ねじが微小Cになっている。マイクロ波の同調みたい。
                                       (半円状に有るネジの長さが違っている。)アルミの突起部は、抵抗の上にくる。


        2009.9 に Wiltron 60NF50 (5-2000MHz Directivity: 40dB) を入手した。
    こわくって中身は見ていません!
           
        中身は代わり映えしないWiltronです。                     裏側 普通の40dBのものです。

         これが特性です。
       used TR-4172 SPAN: 1.8GHz, Center frequency: 900MHz  at 1GHz Directivity: 44.9dB, upper line is reference.
       フラットな方向性特性で45dB位取れている。レファレンスも高域の落ちが2dBしかない。参りました。
   この特性を目標に自作したい。絶対無理かな

       HP 8721A(0.1-100MHz Directivity: 40dB)
        Spec:  Frequency Range 100 kHz to 100 MHz
                  Directivity: Greater than 40 dB, (1 to 110 MHz)
                  Load-Port Return Loss: Greater than 30 dB
                  Maximum Input Power: +20 dBm
                  Frequency response: +/- 0.5 dB
        接続法 directional bridgeと書いてある方を上にして sourceに gen inを, reflectedに scopeを, loadに DUTを接続する。
       
       source: gen in, reflected: scope, load: DUT 上蓋を取ったがネジを外しても蓋は開かなかった。残念
        特性 CF:100MHz, Span:200MHz
        110MHzまで方向性40dB取れてます。特性の余分は有りません。200MHz位まで使えるかな。・・と思ったんですが。

        anzac RB-3-50 (3-1500MHz Directivity: 40dB) tnx JE1BMJ

           
                                  内部の写真 少し自作のRLBに似ている。

        特性; Ref: 0dB, CF:1000MHz, Span:2000MHz
       1.5GHzまでフラット。方向性もSPEC通り40dB以上となっています。
   JE1BMJさんのコメント
   内部は二本のセミリジッドにFBを通してウレタンフォームで固定してあります。
      また ここがノウハウなのでしょうが、各ポートに小さいネジでグラウンドとの容量を可変 できるようになっています。
    →DUTとREFのN型接栓の内側にある箱です。

   内部がキャビティー構造でないとうまくないかと思ったけど、これを見ると普通の箱でも作れそうです。



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