Image37 (8)

JjLEKTRONIKAjPlJlJlJ

Do czego to służy?

Pomiary napięć oraz mocy w.cz. są jednymi z ważniejszych pomiarów w pracowni radioamatora. Pomiary takie są wykonywane w przypadku konstruowania urządzenia nadawczo-odbiorczego oraz w trakcie naprawy czy strojenia np. transceivera.

Prawie wszystkie z oferowanych obecnie w sprzedaży multimetrów cyfrowych umożliwiają pomiary napięć zmiennych. Niestety, pomiary tych napiąć są możliwe tylko dla stosunkowo niewielkich częstotliwości (głównie sieciowych 40...60Hz). W przypadku pomiarów napięcia wysokiej częstotliwości konieczne slaje się użycie odpowiedniej sondy współpracującej z multimetrem (tylko nieliczne multimetry są wyposażane w sondy w.cz.). Pomiaru napięć w.cz. można dokonać za pomocą starszego multimetru analogowego V640 firmy Meratronik (miernik był wyposażany w specjalną sondę w.cz.) lub, oczywiście, oscyloskopem z sondą RC. Do określenia mocy wyjściowej nadajnika można wykorzystać dostępne mierniki mocy w.cz. (występują w handlu często w połączeniu z analizatorem widma, ale niestety są drogie). Można także - z niniejszą dokładnością - zmierzyć tę moc za pomocą mierników SWR, które przeważnie mają możliwość pomiaru mocy wychodzącej i odbitej (na tej podstawie mierzą współczynnik fali stojącej, tzw. SWR anteny); takie mierniki produkuje m.in. firma Diamond, np. model SX-600. Można też mierzyć prąd amperomierzem termoelektrycznym pozyskanym np. z demobilu (czasami można spotkać na giełdach).

My polecamy najprostszy sposób pomiaru mocy w postaci metody technicznej, polegający na pomiarze napięcie w.cz. na sztucznym obciążeniu, które musi mieć charakter czystej rezystancji i być dopasowane do impedancji linii przesyłowej. W tym celu należy wykonać

bardzo prosty detektor diodowy i dołączyć go do cyfrowego miernika uniwersalnego (wol tomierza). Dzięki takiej prostej przystawce można określić moc wychodzącą np. z,Antka” czy innego transceivera QRP.

Jak to działa?

Schemat przystawki przedstawiono na rysunku I. Na wejściu układu znajduje się sztuczne obciążenie 50£2 zestawione z sześciu rezysto rów 2W po 300L2 każdy. Sumaryczna moc takiego rezystora wynosi 12W i bez problemu można na nim mierzyć moc nadajnika od setek miliwatów do mocy IOW, a nawet więcej (przez chwilę) przy częstotliwościach do 30MHz (w całym zakresie K.F). W przystawce został zastosowany najprostszy diodowy detektor szczytowy, pozwalający mierzyć woltomierzem prądu stałego wartość amplitudy przebiegów zmiennych w.cz. W układzie następuje ładowanie pojemności przez diodę detekcyjną, dzięki temu napięcie wskazywane przez woltomierz odpowiada w przybliżeniu wartości amplitudy mierzonego sygnału. Rezy stancja woltomierza powinna być jak największa - w przypadku woltomierzy cyfrowych warunek ten jest spełniony (Rv ok. 10M12).

Dokładność takiego detektora diodowego zależy głównie od wielkości mierzonego napięcia w odniesieniu do napięcia przewodzenia diody. Największy błąd pomiarowy występuje dla małych amplitud, porównywał nych z napięciem przewodzenia diody, bowiem detektor taki wykazuje charaktery stykę kwadratową (przy większych amplitudach charakterystyka jest prawie liniowa).

Za detektorem napięcia jest filtr dolno-przepustowy typu Pi, którego zadaniem jest wytłumienie składowej zmiennej napięcia tak, aby do dzielnika rezystancyjnego multimetru była podawana jedynie składowa stała napięcia. Filtr RC służy do separacji woltomierza i dzięki temu poprzez dobór wartość kondensatorów można w szerokich granicach zmieniać stałą czasową detektora Warto pamiętać, że wartość pojemności wejściowej detektora ogranicza od dołu zakres często-V tliwości pracy detektora.

Wartość rezystancji R7 w filtrze detektorów wpływa na rezystancję wejściową

oraz na dokładność pomiaru, bowiem tworzy się dzielnik z rezystancją wejściową Rv. Należy dążyć do tego, aby wartość była ponad 100 razy mniejsza od Rv. W praktyce wartość R7 dobiera się w taki sposób, aby woltomierz wskazywał wartość skuteczną, czyli 0,707 wartości napięcia szczytowego. Im wyższa częstotliwość sygnału, tym większy wpływ na dokładność pomiarów mają pojemności i indukcyjności detektora. Co prawda pojem ność wejściowa ma bardzo mały wpływ na dokładność pomiaru mocy na rezystorze 50£2, ale może spowodować rozstrojenie wyjściowych obwodów w.cz. {szczególnie wtedy, gdy mamy do czynienia z małymi pojemnościami rezonansowymi mierzonych układów).

Do budowy detektorów powinno się wykorzystywać diody szybkie, o małych napięciach progowych i iak najmniejszych pojemnościach (Vrrm>=70V). Najlepsze są diody Schołtky’ego (np. 1SSI98, ISS106, 1S2075, 1N5711, BAT41, BAT46, BAS70...), bowiem wykazują właśnie najmniejsze napięcia progowe i pojemności wejściowe, i z tego względu są używane przy pomiarach nawet do 1GHz (diody ostrzowe do 100MHz). Dostępne w handlu popularne szybkie diody krzemowe typu 1N4148 mają większe napię cie progowe i również dobrze pracują nawet do 100MHz. Ponadto diody krzemowe mają najmniejsze prądy wsteczne i z tego względu nadają się najlepiej do detektorów o bardzo dużych stałych czasowych. Napięcie wsteczne diod powinno być przynajmniej dwukrotnie wyższe niż wartość szczytowa mierzonych przebiegów. Przy wyższych amplitudach stosuje się na wejściu detektora dzielniki rezystancyjne lub pojemnościowe, a także łączy diody szeregowo.

Z diod detekcyjnych ostrzowych można użyć dostępne jeszcze A AP152 czy 1N6U W zasadzie można tu użyć każdych innych diod o podobnych właściwościach, lecz należy pamiętać, aby miały one dużą częstotliwość graniczną, małe napięcie przewodzenia, małą pojemność złącza oraz duże napięcie wsteczne. Ponieważ nawet wśród diod tego samego typu istnieje pewien rozrzut parametrów, zalecane byłoby wyselekcjonowanie diody o jak najmniejszym napięciu przewodzenia.

Elektronika dla Wszystkich Wrzesień 2006 43