VERON A63
Friese Wouden
____________

VERON afdeling Friese Wouden
Afdelingsblad 'CQ Friese Wouden'

door PAoBVD

RADCOM Januari 2000

De Crawley power meter door Derek Atter, G3GRO en dr. Stuart Bryant G3YSX. Betrouwbare en accurate RF vermogensmeters zijn een belangrijke zaak voor een ieder die betrokken is bij RF projecten.Powermeters die geschikt zijn voor relatief grote vermogens zijn over het algemeen commercieel beschikbaar. Weinig aandacht is er derhalve voor de accurate laag vermogenmeter. De Crawley vermogensmeter heeft de mogelijkheid directe vermogens metingen te doen binnen het bereik van 9dBm tot +22dBm
(125 microWatt tot 150 milliWatt). Het frequentie bereik loopt vlak binnen 1dB tot 280mhz. Het ontwerpis gebaseerd op gemakkelijk te verkrijgen onderdelen en het apparaat heeft allen een digitale multimeter nodig om het te calibreren.

Technieken om het RF vermogen nauwkeurig te meten zijn door de industrie behoorlijk uitgediept. Om een goed idee te krijgen over dit onderwerp en de accurate resultaten van de inspanningen, kun je een kijkje nemen op de website van Hewlett-Packard test en meetgroep. De meeste vermogenmeters die door amateurs worden gebruikt in de voor hen gebruikte banden maken gebruik van diodes die opereren in de limiet van hun stroom/spannings karkteristiek bij hoge impedanties.

De meer professionele ontwerpen maken gebruik van gepaarde temperatuur gecompenseerde diodes. Andere ontwerpen maken weer gebruik van logaritmische versterkers (bijvoorbeeld de RSSI uitgang van de Philips NE604), alhoewel bij deze instrumenten de meesten die voor de amateur betaalbaar waren voor de introductie van de AD8307 een grensfrequentie hadden van 50MHz. Deze diode en logoritmische versterker meetinstrumenten maten voltage en geen echte sinus vermogen en werden gecalibreed door een externe calibratie generator die op zijn beurt weer gecalibreed moest worden.

In contrast met deze zaken is de hier beschreven meter een echte sinus vermogensmeter welke gecalibreed kan worden met een gewone digitale multimeter. Het basis meetbron in de Crawley vermogensmeter is een kleine gloeilamp die op een constante temperatuur wordt gehouden en heeft daarbij een constante weerstand hetgeen allemaal gerealiseerd
wordt door een bias circuit. Het gebruik van gloelampen bij het meten van RF vermogen gaat terug naar de begin dagen van de radio. Toen werd de helderheid van de door hoogfrequent aangestuurde lamp vergeleken met een een gloeilamp gevoed door een gelijkspanning Wanneer ze gelijk in helderheid waren kon het vermogen bepalen door het gelijkstroom vermogen uitterekenen.

Jammer genoeg was dit niet nauwkerig omdat de gloeidraad weerstand afhangkelijk was van de temperatuur. Op zijn beurt betekend dit voor de hoogfrequent spanning van het te testen apparaat een niet constante belasting krijgt aangeboden. Een voorbeeld van het gebruik van een gloeilamp als meetelement in een vermogensmeter werd gepubliseerd
door Ian Braithwaite G4COL. Ian's ontwerp was door inductie effecten gelimiteerd tot 30MHz, waarbij voor het meten van het vermogen een analoge computer werd gebruikt. Hij publiseerde later nog een vereenvoudigd ontwerp. Een ontwerp die manueel in balans moest worden gebracht en de spanning over de gloeilampen moest worden gemeten met en zonder RF vermogen. Na een paar berekeningen kon dan uiteindelijk het vermogen worden berekend uit de metingen. De ontwerpers van de Crawley vermogensmeter hebben dit ontwerp wat nader bestudeerd en waren toch wel onder de indruk van frequentie range.In het ontwerp van G4COL werd er een enkele gloeilamp gebruikt voor het meten van het hoogfrequent vermogen. Er werd een relatief grote gloeilamp gebruikt 6 volt bij 100 milliampere goed voor een impedantie van 60 ohm.De uiterste meetfrequentie werd voor een groot gedeelte bepaald door de inductie van de gloeidraad en de bedrading. Voor het scheiden van het hoogfrequent en de gelijkstroom werd een smoorspoel gebruikt.

De construktie van de smoorspoel is erg kritisch voor het verloren gaan van enrgie en van resonanties die kunnen optreden zeker over een groot frequentie bereik. G0SQF stelde voor om te gaan meten met twee gloeilampen in een brugschakeling. Dit ontwerp heeft 3 voordelen:
1. De belasting bestaat nu uit twee gloeilampen parallel. Dit betekend
dat de smoorspoel met de ontkoppel condensatoren konden worden weggelaten.
2. Door twee kleine gloelampen te gebruiken is de vermogens verdeling de helft per lamp. Dit betekent de verlaging van extra capasciteit waardoor de werkfrequentie hoger wordt.
3. Doordat voor de gelijkspanning de gloeilampen in serie staan en voor het hoogfrequent parallel kunnen de lampen 100 ohm zijn hetgeen betekend dat de stroom tot de helft wordt gereduceert.

Uiteindelijk werd voor dit ontwerp de ene lamp vervangen door een weerstand van 100 ohm omdat er anders twee gepaarde gloeilampen moesten worden geplaatst en de werkfrequentie werd nu ook nog wat hoger aangezien de inductie van de weerstand minder is dan die van de gloeilamp.<N>De Crawley vermogensmeter maakt gebruik van een substitutie techniek. Deze techniek werkt door het meten van de gelijkstroom sturingstroom (bias) reduktie om de meetbron (gloeilamp) op een constante weerstand te houden, wanneer deze wordt verhit door het hoogfrequent vermogen. Het vermogen wordt dan bepaald door Prf= Pbias zonder rf- pbias met RF. Een commercieel ontwerp zal gebruik maken van een dunne weestand film of een thermistor,maar deze dingen zijn duur en moeilijk aan te komen.

In de Crawley vermogensmeter wordt er gebruik gemaakt van een kleine lamp van 6Volt 55mA. Deze heeft een nominale weerstand van 110 Ohm. De hoogfrequent meetkop is in een brugschakeling geplaatst die automatisch de stuurstroom naar de lamp regeld zodat deze op een constante waarde van 100 Ohm blijft. De voltage gecontroleerde constante stroom wordt toegevoerd aan de meetkop en een referentie weerstand van 200 Ohm.Wanneer de bias stroom zodanig is dat de weerstand van de lamp 100 Ohm is, dan is de weerstand in de beide benen van de brug 200 + 2ohm en zij de beide stromen gelijk en de brug dus in balans. Een diffrenciaal versterker vergelijkt de de spanning over beide
benen van de brug. De uitgangsspanning van deze diffrenciaalversterker regelt de stroombron. De werking van het geheel is als volgt. Wanneer er hoogfrequent aan de meetkop wordt toegevoegd dan zal de stroom door de lamp toenemen en daardoor ook de weerstand wat er weer voor zorgt dat de spanning over de lamp stijgt en de diffrenciaal versterker een positieve input krijgt. Deze op zijn beurt stuurt weer de stroombron aan en bewerkstelligd dat de bias-stroom afneemt waardoor de lamp weer afkoelt en weer op 100 Ohm uitkomt.

Natuurlijk werkt het ook anders om.De verandering in de biasspanning is proportioneel voor het toegevoerde vermogen en kan worden weergegeven in een display. De meetkop (lamp plus een serieweerstand van 100 ohm) zijn los uitgevoerd. De connectie met de rest van het ontwerp gebeurt door middel van een coaxkabel. De relatie is Prf = 10V delta V in mWatts, Prf is het ingangsvermogen, V is de spanning over de meetkop zonder hoogfrequent- vermogen. Delta V is de spanning over de meetkop met- en zonder hoogfrequentvermogen. In dit stuk staan verder nog iets over het display, schama's en de kontruktie van alle zaken.

In de rubriek 'technical feature' door Andy Talbot G4JNT een artikel overeen transverter interface voor de Icom 746. Andy had een Icom 746 gekocht en wilde deze eigenlijk gebruiken als achterset voor verschillende transverters, zoals 137kHz, 70MHz, 432MHz en 10GHz. Het probleem is echter de sturing van de transverters. Het uitgangsvermogen van deze set is regelbaar van 5 tot 100 Watt. U ziet al wat er gaat gebeuren. Je maakt dus een verzwakker om bijna 5 Watt weg te werken. Nu ga je een keer zenden via een transverter en heb je vergeten je vermogen te reduceren, en wordt vervolgens je verzwakker opgeblazen. Om nu dit soort zaken te voorkomen heeft Andy een interface ontworpen die ervoor zorgt dat dit soort dingen tot het verleden behoren. Hoe hij het allemaal heeft opgelost en wat zijn filosofie hierover is staat in dit artikel. Voor mensen die zelf met dit soort problemen zitten een artikel om zeker door te lezen. Het artikel is voorzien van schema's en zelfs een print layout. Ik heb een variant zelf toegepast op mijn lineair voor twee meter echter heeft Andy er nog een extra beveiliging in zitten waardoor het onmogenlijk wordt je verzwakker op te blazen.

Tenslotte nog de onderwerpen in technical topics door Pat Hawker, G3VA. Ontvangers voor 2000. Een artikel over aanpassingen van antennes. Een artikel over kristalontvangers. Een artikel over gestabiliseerde voeding met verschillende soorten stabilisatoren. En een stuk over het koelen van een e52 filter uit een Duitse oorlog-ontvanger.

Tot zover maar weer.