Автор Тема: 600 Ваттный измеритель мощности диапазона 1296 МГц  (Прочитано 1753 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Здравствуйте. Данный измеритель мощности предназначен для работы в  паре с прибором М3-56 на частоте 1296 МГц и мощностями до 600 Ватт. До этого были проведены эксперименты с изготовлением одно и двух диапазонных нагрузок с применением четырёх 250 Ваттных резисторов. Они показали, что отличный эквивалент мощностью в 600 Ватт можно реально изготовить и его себестоимость всего 350 рублей. Далее я решил всё же осуществить свою давнюю мечту - заменить один из резисторов на аттенюатор и к его выходу подключать М3-56. Ранее я измерял мощность при помощи тарированного ответвителя и М3-56. Всё отлично работало, но был нужен отдельный эквивалент и система измерения мощности была довольно громоздкой.  Данный измеритель мощности уже имеет как бы встроенный эквивалент. Однодиапазонность данного измерителя меня не смущает, так как для измерения мощности на 144 МГц и 432 МГц у меня есть 1 кВт масляный эквивалент и 1500 Ваттный измеритель мощности от Coaxial Dynamics. Реально мощность резисторов и аттенюатора равна 1000 Ваттам, но я не уверен, что такую мощность на 1296 МГц выдержит разъём N типа, хотя я применил разъём ф. Rosenberger, демонтированный с аппаратуры связи. 
       Немного информации по аттенюаторам. Аттенюаторы на мощность в 250 Ватт с высоким частотным диапазоном найти сложно и он стоит денег…Продавец Henry Radio продаёт две линейки номиналов аттенюаторов на мощности в 100 Ватт и 250 Ватт. Первый аттенюатор стоит 29 долларов без учёта пересылки. Второй стоит 39 долларов.  Но… У него заявленная частота всего 1000 МГц. У меня был положительный опыт эксплуатации 250 Ваттного аттенюатора на 1296 МГц и по этой причине я купил и поставил 250 Вт аттенюатор на 20 dB. При этом при входной мощности в 600 Ватт на каждый из 250 Вт резисторов поступает  мощность не более 150 Ватт. Это нормально. На выходе аттенюатора получается мощность в 1.5 Ватта. Этой мощности вполне достаточно для стабильного её измерения при помощи М3-56. Кроме того, я буду для предварительной настройки использовать на выходе аттенюатора тарированную детекторную головку с цифровым вольтметром. Применение аттенюатора на 20 dB  позволит так же применить 1 Ваттный термопреобразователь при измерении мощности в 400 Ватт. А такие есть.
         Сначала был собран модуль аттенюатора. Его фланец припаян к медной пластине толщиной 8 мм. Выводы аттенюатора припаяны к полосковым линиям, изготовленным из 1.5 мм ФАФ-4Д. Так как выводы аттенюатора расположены достаточно высоко, я платы припаял с применением двух дополнительных медных брусков, которые приподняли плату до уровня выводов. Да, хлопотно, но каждый хлопотный шаг давал плюсы в качественных показателях. Модуль оснастил разъёмами и измерил КСВ на частоте 1296 МГц. Без особого труда получил КСВ по входу аттенюатора 1.05 Измерил КСВ аттенюатора в полосе частот до 2400 МГц и понял, что данный аттенюатор, имеющий частотный диапазон в 1000 МГц, хорошо работает и на 1500 МГц. 
        Можно применить и 100 Ваттный аттенюатор, имеющий более хороший частотный диапазон, но при этом мощность, измеряемая данным устройством, будет в 400 Ватт. Я хочу позже изготовить и такой прибор, так как он более востребован у радиолюбителей. Всё упирается в деньги…  Хотя он мне и будет не нужен. Поживём-увидим.
       Я купил для изготовления измерителя мощности отличный радиатор размером 200х200 мм и толщиной основания в 10 мм. Высота рёбер 35 мм. Хочу обдувать радиатор измерителя вентилятором размером 170х170мм., подключая его к блоку питания РА. Но, перед тем, как сверлить новый радиатор, решил проверить всё на макете, собранном на алюминиевой пластине.  Параметры макета измерителя меня устроили и в ближайшие дни я планирую изготовить комплектный измеритель на радиаторе и провести измерения.
       Коротко по конструкции. Все соединительные кабели имеют волновое сопротивление в 50 Ом. Длины кабелей, соединяющие попарно резисторы, могут иметь произвольную длину. Пары резисторов подключены к выходному разъёму при помощи двух кусков кабеля, имеющих электрическую длину в ¾ λ. Так получается конструктивно. Длины четвертьволновых трансформаторов не хватает для соединения. Длина трансформатора для частоты 1296 МГц должна быть порядка 120 мм по оплётке.  Я из своего опыта сделал кабель чуть короче - 115 мм. Безо всяких подстроек КСВ измерителя по входу на частоте 1296 МГц был равен 1.18  Минимум КСВ оказался по частоте на 30 МГц выше, чем требуется. Далее при помощи полистироловой палочки с медной пластинкой стал искать места, где при подсоединении пластинки КСВ улучшался. Мест было много, но очень прилично улучшался КСВ при применении флажка на входном разъёме. Причём лучшая минимизация КСВ была при отклонении флажка не к корпусу разъёма, как обычно, а к кабелям. Что есть – то есть. И немного улучшил КСВ флажок на одном из резисторов. Окончательное значение КСВ на частоте 1296 МГц стало равным 1.018. Меня такое значение КСВ вполне устраивает. На этом я остановился и буду переносить макет на радиатор. Через пару дней выложу фотографии готового измерителя и его параметры. Чуть позже – конструкцию детекторной головки. Юрий. 
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Добавлю фотографии конструктивов, так как в одном сообщении всё прикрепить нельзя. Извиняюсь за качество фотографий. Делались они ночью при искусственном освещении. Юрий.
« Последнее редактирование: 07 Июль 2018, 08:58:35 от RZ4HD »
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Здравствуйте. За выходные изготовил корпус и сегодня перенёс делитель мощности с тестовой пластины-макета  в родной корпус измерителя мощности. После переноса КСВ системы изменилось на пару сотых. Практически настройки и не потребовалось. Единственное, я изменил форму конструкционного конденсатора на входном разъёме и минимизировал КСВ до значения 1.01
     Так, как в делителе мощности применены трансформаторы сопротивления с электрической длиной кабелей в ¾ λ для частоты 1296 МГц, то это означает длину в четверть волны для частоты 432 МГц. КСВ на частоте 432 МГц равно 1.13  В принципе не так уж и плохо. Для многих вещей получился практически двухдиапазонный измеритель мощности, но в первую очередь конструкция «затачивалась» под 1296 МГц. Завтра попробую сделать измерения параметра деления мощности. Готовый прибор для работы в паре с М3-56 приведен на фотографии. Для его охлаждения при необходимости будет применяться прилично большой вентилятор. Через неделю куплю детали и попробую изготовить и оттарировать детекторную головку для мощности в 1.5 Ватта. В данном варианте отпадёт необходимость в применение редкого и дорогостоящего М3-56. Юрий.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Здравствуйте. Сегодня измерил затухание для измерителя на частоте 1296 МГц. Использовал хороший ГСС и максимально пытался учесть влияние кабелей. Теоретически мощность делится на 4 нагрузки. Это уже даёт ослабление в 6 dB. Плюс аттенюатор имеет значение в 20 dB. В итоге должен был получить параметр в 26 dB. Подавал с ГСС мощность в плюс 10 dBm по его электронной шкале. Измеритель показал эту же мощность. На выходе получил минус 15. 54 dBm. Итоговая аттенюация минус 25.54 dB. Всё вышло приблизительно так, как и ожидалось. Сам аттенюатор на 20 dB имеет погрешность затухания и его реально нужно измерять, но здесь можно измерить затухание всей системы.         Посмотрел параметры аттенюаторов. В том числе и на мощность в 250 Ватт. Аттенюаторы с параметром в 20 dB имеют погрешность в +- 1 dB.
Аттенюаторы с параметром в 30 dB имеют погрешность в +- 1.5 dB.
Думаю. Что всё получилось нормально и без косяков.
Теперь нужно изготовить и грамотно и точно прокалибровать детектор на 1.5 Ватта и измеритель на 600 Ватт будет готов для работы без применения М3-56. Юрий.
« Последнее редактирование: 11 Июль 2018, 19:56:04 от RZ4HD »
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Здравствуйте. Представлю информацию для изготовления детекторной головки к вышеописанному эквиваленту-аттенюатору. Напомню, что 1 Ватт ВЧ мощности на выходе аттенюатора соответствует мощности в 400 Ватт на входе устройства. Как откалибровать детекторную головку? Можно на неё подавать мощность от 0 Ватт до 1 Ватта с трансивера и снимать зависимость выходного напряжения от входной мощности. А вот как узнать выходную мощность. Можно между трансивером и детекторной головкой включить измеритель мощности. Это - самый простой способ. Можно откалиброваться у друзей, если у Вас нет измерителя, но измеритель мощности на пределе в 10 Ватт имеет очень большую погрешность на малых уровнях измеряемой мощности в 0.5-1 Ватта. Исследуемый мной при помощи М3-56 измеритель мощности на 1296 МГц имел погрешность в 30% и более на малых мощностях. Лишь в середине шкалы показания прибора совпадали с проходящей мощностью. По этой причине я разработал, изготовил и проверил делитель мощности на два для частоты 1296 МГц. Вход решил подключить к мощному ГСС, на один порт подключить детекторную головку, а на второй порт подключить очень точные весы - измеритель мощности М3-56.  То, что покажет М3-56 и будет мощностью, поступающей на детектор. Но нужно точно изготовить делитель.
           Делитель изготовлен, как классический мост Вилкинсона. Деление мощности получилось просто идеальным. При подаче сигнала в 0 dBm каждый порт показал уровень мощности в минус 3.43 dBm. Часть сигнала скушали кабели и КСВ, неравное единице. Но деление было точно пополам. После проверки на КСВ и правильность деления плату делителя оснастил разъёмами. Снова провёл измерение КСВ и деления. Здесь коэффициент деления мощности в портах немного изменился, но до вполне приемлемого значения.
       Далее изготовил три детектора. Схемы приведены. Коэффициенты затухания подобраны по необходимому уровню мощности и получением «красивых» номиналов резисторов. Для работы с 600 Ваттным измерителем достаточно детекторной головки на мощность в 1 Ватт. Для направленного 20 dB ответвителя нужна головка на 5 Ватт для измерения проходящей мощности в 500 Ватт. SMD резисторы типоразмера 2512 уже плохо работают в аттенюаторах с точки зрения измерительных дел. У них большая конструкционная емкость. Лучше отдать предпочтенье промышленным СВЧ аттенюаторам. После тестирования всех трёх детекторов я остановился именно на детекторе с применением промышленного аттенюатора. Именно его и откалибровал с применением высокоомного вольтметра. Стенд для калибровки приведен на фотографии. Фотографии пояснять не буду. Всё и так понятно. Данный детектор можно применить и для работы с направленным ответвителем и с самодельным эквивалентом-аттенюатором. Юрий.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Добавлю фотографии. Думаю, что вся информация по изготовлению 600 Ваттного измерителя мощности приведена. Указано, как всё изготовить, настроить и калибровать.  Юрий.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн ua1ccu

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1058
  • Репутация: +63/-17
А диод какой ...
Правильно заданный вопрос половина ответа!

Оффлайн UA0WY

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1865
  • Репутация: +732/-164
  • QRA: Field
Сергей

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Диод ВАТ-62-03W  Про то, что он имеет граничную частоту в 1000 МГц писать не нужно. Об этом параметре диод не знает и, не зная,  работает на частоте 5760 МГц.  Юрий.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн RZ4HD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 3877
  • Репутация: +429/-149
  • Дружу с паяльником 52 года
Здравствуйте. Представляю зависимость выходного напряжения детектора от подаваемой мощности. Смотреть нужно столбцы Рвх. и Uдет. Может она кому пригодится. Такой детектор очень легко скопировать. А далее я проверил точность показания 600 Ваттного измерителя мощности.
        Я подключил к измерителю мощности через 20 dB направленный 400 Ваттный усилитель. Проходящую мощность я измерял с помощью измерителя мощности М3-56 и ответвителя. Одновременно я снимал показания детекторной головки. Подал на вход РА мощность в 8.5 Ватт и получил ток в 25 Ампер. М3-56 показал мощность в 3.55 Ватта. Из-за потери в джампере от НО до М3-56 нужно считать, что реальная мощность около 370 Ватт. Детекторная головка выдала напряжение в 1.79 Вольта. Это ориентировочно соответствует мощности порядка 0.93 Ватта. Умножаем эту цифру на 400 (26 dB) и получаем мощность в 372 Ватта. Измерение мощности при помощи М3-56  (370 Ватт) и измерителя мощности (372 Ватта) практически совпадают. Можно сказать, что разработанный, изготовленный и откалиброванный 600 Ваттный измеритель мощности представляет собой достаточно точный измерительный прибор. Да, он измеряет мощность на частоте только 1296 МГц, но он и был специально «заточен» для тестирования 600 Ваттных усилителей на диапазон 23 сМ. Кроме того, прибор  является довольно бюджетной железкой. Юрий.
Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи. А скупой всегда платит дважды.

Оффлайн rz3qs

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 67
  • Репутация: +14/-9
  • Подпись находиться в стадии разработки
  • QRA: KO91SS
Об этом параметре диод не знает и, не зная,  работает на частоте 5760 МГц.

На таком диоде сделал несколько измерителей, совпадение почти 100% с таблицей автора.

http://www.dl5neg.de/diodesensor/diodesensor.html

Оффлайн UA9FAD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 5619
  • Репутация: +671/-53
  • QRA: LO88AA
Когда под рукой нет М3-56 - измеряем прибором Сергея Панкратова. Точность измерений определяется его калибровкой, поскольку потери в бухте кабеля и К ответвителя измерялись им же. Кстати калибровка Сергея и моя "домашняя" на постоянном токе отличаются менее десяти процентов.

PS Для хорошего согласования такой "нагрузки" приходится подбирать длину кабеля, накручивая дополнительные  джамперы.
Victor