48

HOBBY

Akcesoria w.cz.

Świat Radio Styczeń 2007

Pomiar mocy w.cz.

Cyfrowy miernik mocy

z wyświetlaczem LCD

Główną częścią składową kon-

trolera jest procesor PIC 16F876, do

którego oprogramowanie załączo-

no w linkach na końcu niniejszego

artykułu. Schemat ideowy modułu

przedstawiono na

rys. 3.

Płytka drukowana została wy-

konana w taki sposób, aby można

ją było „zblokować” z gotowym

modułem wyświetlacza 2x20 zna-

ków. Fotografię płytki, od strony

druku, pokazano na

rys. 4. Płytka

przystosowana jest do montażu

mieszanego – elementy dyskretne

i SMD. Dla łatwości programowania

kontroler PIC posiada 28-pinową

(wąską) podstawkę do wciśnięcia

układu scalonego po zaprogramo-

waniu. Program do programowania

PIC-a można ściągnąć ze strony:

http://webx.dk/oz2cpu/radios/milli-

-soft103a-dk.htm

Wszystkie elementy montowane

są od strony druku. Spis elementów

miernika podano na marginesie.

Opis konstrukcji

Wzmacniacz wejściowy

Wzmacniacz wejściowy został zbu-

dowany w technice SMD ze względu

na wysoką częstotliwość pracy (krót-

kie wyprowadzenia). Wzmacniacz

ten można kupić w sprzedaży wy-

syłkowej sklepów internetowych lub

zamówić jako darmowe „sample” na

stronie internetowej Analog Devices.

W związku z tym, że układu scalo-

nego nie można przeciążać mocą

wejściową większą niż 1W, do układu

wejściowego dobudowano tłumik

(rys. 5), dzięki któremu można mie-

rzyć moc do 50W.

Cewka L1 wykonana została

drutem DNE 0,5mm o średnicy we-

Opisany miernik o zakresie 1kHz do 500MHz, poza pomiarem mocy w.cz.

nadajników, może służyć do pomiaru szerokopasmowości filtrów, natę-

żenia pola od anten nadawczych, SWR oraz RL. Autorem projektu jest

Thomas Scherrer OZ2CPU.

Miernik składa się w wersji pod-

stawowej z dwóch płytek: wzmac-

niacza wejściowego-konwertera,

wykonanego w technice SMD na

układzie scalonym AD8307 (Ana-

log Devices) oraz płytki kontrolera

cyfrowego PIC 16F876, wraz z wy-

świetlaczem 2 x 20-znakowym.

Parametry miernika podano

w ramce poniżej.

Wzmacniacz wejściowy na mo-

nolitycznym wzmacniaczu logaryt-

micznym AD 8307 (

rys. 1) zamon-

towano na płytce drukowanej (

rys.

2) wraz z dyskretnymi elementami

SMD. Aby miernik mógł praco-

wać w trybie pomiaru SWR, należy

wykonać dwa takie układy. Każda

z płytek powinna być zaekranowa-

na wraz z wlutowanym gniazdem

BNC.

W artykule przedstawio-

no praktyczną stronę

wykonania miernika

oraz jego rozwinięcie

o kolejne moduły.

Wszystkich, którzy chcą

szczegółowo zapoznać

się z zasadą działania

miernika, autor odsyła

do materiału źródłowe-

go, podanego w linkach.

Miernik jest prosty do

wykonania i nie wymaga

specjalnych ustawień i re-

gulacji. Dla uproszczenia,

w artykule podano linki

do programów źródło-

wych: programowania

kontrolera PIC, programu

obsługi watomierza na

PC oraz do dodatkowego

wyposażenia modelowe-

go watomierza.

Parametry watomierza



Zakres częstotliwości:

1kHz - 500 MHz



Impedancja wejściowa: 50Ω



Zakres mocy wejściowej: -60dBm do + 30 dBm

1 nW do 1W (bez tłumika)



Zakresy pomiarowe mocy z zastosowaniem

tłumików:

do 100 kW



Zakres dynamiki:

90 dB (przy

ekranowanej obudowie)



Rozdzielczość:

0,1 dBm (1dBm na

wskaźniku graficznym)



Moc strat:

300 kHz: - 35 dB

100 MHz: -27 dB

500 MHz: -25 dB



Wejściowe SWR

300 kHz: 1.036

100 MHz: 1.094

500 MHz: 1.12



Dokładność wskazań

– przed kalibracją

± 1dB od 1 do 450 MHz

– po kalibracji

± 0,2 dB na każdej

częstotliwości



Zakres pomiarowy:

0-20 V napięcia stałego



Rozdzielczość pomiaru: 20 mV napięcia stałego



Napięcie zasilania:

5V



Pobór mocy:

– bez podświetlania LCD 30 mA

– z podświetlaniem LCD 120 mA

Rys. 1.

Rys. 2 i 4.

49

Świat Radio Styczeń 2007

tlaniem) oraz wzmacniacza wej-

ściowego na AD8307, oddzielnym

przewodem. Potencjometr mon-

tażowy P1 służy do ustawienia ja-

sności podświetlania wyświetlacza.

Do zasilacza znajdującego się na

płytce procesora należy podłączyć

transformator sieciowy z mostkiem

prostowniczym o napięciu 6-8V

i prądzie 1A. Zasilacz ten (

rys. 10)

będzie służył dodatkowo do zasila-

nia modułu miernika częstotliwości

i modemu do skierowania sygnału

do komputera PC. Układy te zostały

opisane poniżej.

Opis menu miernika

(wersja 1.03.)

Opis dotyczy oprogramowania,

które zostanie wpisane do kontrole-

ra PIC. Po załączeniu zasilania mier-

nika pojawi się ekran powitalny.

Główne menu pokazuje: dBm,

status, graficzny wskaźnik napięcia

w.cz oraz moc w.cz. w watach (

ry-

sunek 6).

Jeżeli nie podłączono tłumika,

odczyt dBm zawiera się w prze-

dziale -63dBm (szumy) do +30dBm

przy mocy 1W.

Odczyt statusu pokazuje wy-

brane pasmo (SHV, VHF, UHF, itd.)

oraz tryb tłumienia. Pasmo można

ustawić poprzez przekręcanie gałki

enkodera lub dwóch przycisków

monostabilnych.

Zaleca się, aby ustawiać tłumie-

nie 0 dBm w pasmach LF=3,5MHz,

H F = 1 4 M H z , V H F = 1 4 5 M H z ,

wnętrznej 3 mm przy odstępie mię-

dzyzwojowym 0.5mm. Elementy

SMD typu 1206 lub 0805. Istotne

jest, aby gniazdo BNC było wluto-

wane w płytkę jak najbliżej druku

wraz z obudową gniazda, przyluto-

waną do masy płytki drukowanej.

Ekran na około płytki można wyko-

nać z cienkiego laminatu dwustron-

nego. Po stronie wyjściowej znajdu-

ją się przepusty koncentryczne, do

przylutowania kabla koncentrycz-

nego 50Ω.

Płytka kontrolera

Jak już wspomniano, montaż

elementów dyskretnych, podstawki

i elementów SMD (1206 lub 0805)

po stronie druku. Płytka drukowa-

na kontrolera „zblokowana” jest

z modułem wyświetlacza 2 x 20 zna-

ków (dostępnego w ofercie AVT), za

pomocą 2 tulejek dystansowych

z tworzywa sztucznego o wyso-

kości 10 mm oraz śrub M3. Płytki

„zblokowane” są w ten sposób, by

można było krótkimi przewodami

srebrzanki połączyć wyprowadze-

nia sterujące z modułem wyświetla-

cza (15 pin). Na płytce drukowanej

kontrolera znajduje się obwód pro-

stownika i stabilizatora 5V. Układ

ten. poza płytką kontrolera, zasila

moduł wyświetlacza (z podświe-

REKLAMA

Oporniki SMD obudowa

1206 lub 0805
100, szt. 3
39, szt. 1
33, szt. 1
68, szt. 1
47, szt. 1
470k, szt. 1
47k, szt. 1
1k, szt. 2
120k, szt. 1
10k, szt. 1
180k, szt. 1
10k/1W, szt. 1
10k PR, szt. 1
kondensatory SMD

obudowa 1206 lub 0805
8,2pF, szt. 1
100nF, szt. 10
1nF, szt. 1
10uF/16V, szt. zwykłe,

szt. 1
100uF/25V, szt. zwykłe,

szt. 1
Półprzewodniki
dioda 1N4001, szt. 1
US - AD8307AR SMD,

szt. 1
US - PIC16F876-04/SP,

szt. 1
US - 7805, szt. 1
Pozostałe
GNIAZDO 5PIN -SIL,

szt. 1
GNIAZDO 3PIN - SIL,

szt. 2
GNIAZDO 16PIN - SIL,

szt. 1
GNIAZDO BNC, szt. 1
GNIAZDO 4PIN - SIL,

szt. 1
REZONATOR 4MHz

- 3-nóżkowy, szt. 1
MODUŁ LCD 2 linie po

20, szt. 1
LMO32, szt.

Rys. 3.

Rys. 5.

50

HOBBY

Akcesoria w.cz.

Świat Radio Styczeń 2007

UHF=430MHz, SHF powyżej

440MHz.

W pozycji menu „RF power

meter” (miernik mocy w.cz.) użyj

przycisku SELECT do wprowadze-

nia trybu RELATIVE. W tym trybie

miernik mierzy moc względną.

11. Odczyt wszystkich wartości ska-

librowanych

12. Zerowanie ustawień skalibro-

wanych

13. Czas bramkowania 2-80 ms

Tłumik wejściowy

Opisany układ pozwala mie-

rzyć moc od 1nW do 1W. W związ-

ku z tym wykonany został tłumik

wejściowy (–40dB), pozwalający

mierzyć moc do 50W. Tłumik jest

dzielnikiem mocy 1:50 (

rys. 5), skła-

dającym się z 6 bezindukcyjnych

oporników o mocy 2W każdy.

Dzielnik zbudowano w metalo-

wej obudowie. Dwa gniazda UC-1

połączono kawałkiem laminatu

ze środkową ścieżką o szerokości

3mm, łączącą obie „żyły gorące”.

Obudowy gniazd przylutowano

do bocznych pasków miedzi na

płytce laminatu. Odstęp od ścieżki

środkowej do obu pasków bocz-

nych wynosi 3mm. Aby uzyskać

prawidłowy pomiar na wyższych

częstotliwościach, odległość „żyły

gorącej” oraz ekranu do lamina-

tu powinien być jak najkrótsza.

W dzielniku znajdują się 4 oporni-

ki 620Ωmw, połączone szeregowo

(2480Ω) do „żyły gorącej” trzeciego

gniazda BNC oraz dwóch oporni-

ków 100Ω/2W, połączonych równo-

legle (50Ω) od „żyły gorącej” gniaz-

da do masy. Aby uzyskać tłumik

pozwalający mierzyć większe moce

należy zwiększyć oporność 4 opor-

ników i tak dla 200W, łącznie 10kΩ

(4 x 2,5kΩ). Tłumik jest symetrycz-

ny. Do jednego gniazda podłącza-

my wyjście nadajnika, do drugiego

antenę, do trzeciego – wejściowe

watomierza.

Sprzęgacz kierunkowy

do pomiaru SWR

W celu zmierzenia SWR anteny

należy wykonać sprzęgacz kierun-

kowy (

rys. 7), wykonany z lami-

natu, zamontowany w metalowej

obudowie z 4 gniazdami (2 x UC-1

+ 2 x BNC). W tym przypadku wa-

tomierz musi posiadać dwa przed-

wzmacniacze na AD8307, podłą-

czone odpowiednio do 3. i 4. wy-

prowadzenia PIC16F876 na płytce

procesora. Przy pomiarze należy

ustawić w menu pozycję 9.

Urządzenia dodatkowe

Miernik częstotliwości

Miernik częstotliwości 1,2GHz,

w oparciu o kit Nowego Elektroni-

ka 079-K, opisany na: http://www.

nikomp.com.pl/zestawyK/K-079.

htm. Układ posiada dwa wejścia:

100kHz-40MHz i 40MHz-1,2GHz.

Miernik podłączono przez przełącz-

nik do wyjścia przedwzmacniacza

na AD8703 przez modem na ukła-

dzie scalonym z

rys. 8.

Dzięki zastosowaniu miernika

watomierz, poza mocą pokazuje

częstotliwość mierzonego sygnału.

Modem do PC

Poza odczytem parametrów

watomierza na wyświetlaczu cie-

Linki:
1. Opis watomierza:

http://webx.dk/oz2cpu/

radios/miliwatt.htm
2. Rozwiązania tech-

niczne poszczególnych

podzespołów i uspraw-

nień układu: http://

www.sp2swj.sp-qrp.

pl/OZ2CPU_MW/OZ2C-

PU_RT_wattmeter.htm
3. Oprogramowanie PIC:

http://webx.dk/oz2cpu/

radios/milli-soft.htm
4. Do analizy pomiarów

anten kierunkowych

można zastosować

program z http://www.

g4hfq.co.uk/screen-

shots/hs245.htm
5. Artykuł w Elektorze:

http://www.sp2swj.

sp-qrp.pl/OZ2CPU_MW/

elektor_02a016.pdf
6. Układ częstościo-

mierza: http://www.

nikomp.com.pl/zesta-

wyK/K-079.htm

Menu

Aby wejść do menu naciśnij

przycisk MENU. Następnie przekrę-

caj gałką enkodera lub przyciskami

góra/dół, aby wybrać odpowiednią

pozycję menu, aby aktywować po-

zycję pokazaną na wyświetlaczu

naciśnij przycisk SELECT.

Pozycje menu:

0. –0dB, bez tłumika , moc maksy-

malna 1W

1 –10dB z tłumikiem , moc maksy-

malna 10W

2. –20dB z tłumikiem , moc maksy-

malna 100W

3. –30dB z tłumikiem, moc maksy-

malna 1kW

4. –40dB z tłumikiem , moc maksy-

malna 10kW

5. –50dB z tłumikiem , moc maksy-

malna 100kW

6. Woltomierz prądu stałego , na-

pięcie na pin 2 PIC-a

7. Miernik mocy w.cz. (według

ww. przedziałów)

8. SWR oraz RL (return loss) do

użycia wraz z mostkiem SWR

10. Kalibruje 0dBm w określonym

paśmie

Rys. 6.

Rys. 7.

Rys. 8.

Rys. 9.

Rys. 11.

51

Świat Radio Styczeń 2007

kłokrystalicznym można wykonać

modem na MAX232 (

rys. 9), zmon-

towany na płytce testowej. Program

do obsługi watomierza można po-

brać ze strony http://www.oz8jyl.

dk/byg_selv/mw_logger/.

Zasilacz

Płytka kontrolera mda stabilizator

do zasilania oraz przedwzmacniacza.

W związku z koniecznością zasilania

częstościomierza oraz modemów

do PC należy wykonać dodatkowy

zasilacz pokazany na

rys. 10.

Obudowa

Schemat blokowy połączeń po-

szczególnych modułów watomierza

(zasilanie, sygnału), przedstawio-

no na

rys. 11. Wszytkie moduły

ekranowano cienkim laminatem

dwustronnie miedziowanym. Mo-

duły zamontowano w obudowie

z tworzywa sztucznego o wymia-

rach 210x230x100 (

rys. 12). Rozkład

poszczególnych modułów we wnę-

trzu pokazano na

rysunku 13.

Niniejszy watomierz jest mode-

lowym urządzeniem, wykonanym

i uruchomionym przez autora. Jest

to układ rozwojowy, dający możli-

wości eksperymentowania z kon-

strukcją. Dzięki urządzeniu można

również zaaplikować go jako mier-

nik natężenia pola, podłączając go

do dipola półfalowego (anteny po-

miarowej) i mierzyć natężenie pola

z anteny badanej.

Autor opracowania dziękuje za

możliwość wykorzystania w ww.

artykule internetowych opracowań,

a zwłaszcza Tomaszowi OZ2CPU

i Jarkowi SP3SWJ.

Jacek Matuszczyk SP2MBE

Rys. 13.

Rys. 12.

Rys. 10.