Измеритель мощности RC Power Meter

[SERBUZ]

Я упоминал о своей очередной разработке-измерителе мощности.
http://forum.vhfdx.ru/izmeritelnaya-apparatura/samodelnyi-ksv-metr-i-izmeritel-moshnosti/msg275943/#msg275943
Это тема- ответ на просьбы поделиться этой разработкой.
Вариантов за последние несколько лет у меня было множество, но только в этом году решил более тщательно проработать конструкцию.
Задача стояла сделать прибор с достаточной точностью для нашего хобби и удобным в применении.
Есть несколько приборов на рынке с подобным функционалом, однако они имеют существенные недостатки как то:
1. Совершенно не согласованный измерительный  вход прибора, с высоким КСВ  на верхних диапазонах (  вплоть до КСВ>2).
    Это дает при измерениях не контролируемые значительные ошибки.
2. Калибровка по малому числу точек. Но детектор измерителя имеет очень большую неравномерность как от частоты, так и от амплитуды, в результате получается не   приемлемая точность.  Наиболее часто используемый детектор ( другие имеют не лучшие характеристики)-
   http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/evaluation-documentation/AD8317.pdf
3. Неудобное для пользования меню.
4. Размер самого прибора и размер индикатора неудобен в эксплуатации.
5 Внешний подключаемый аттенюатор не калиброван.
В результате появился сначала рабочий макет-


а затем и окончательная версия-



Итог-
Прибор не мал и не велик для руки, показания легко считываются.
При работе нет никаких многостраничных меню. Все всегда на экране индикатора.

Работа с прибором:
1. Двумя левыми кнопками выбирается частота, на какой идет измерение.
2. Если сигнал импульсный ( передатчик пульта или LRS) кнопкой "Impuls" включаем-отключаем режим измерения импульсного сигнала , при этом на экране отображается  знак "%", а перед ним значение скважности сигнала , в процентах.
3. При подключении-отключении внешнего аттенюатора кнопкой "Attenuator" включаем-отключаем поправку на затухание, вносимое подключенным внешнем аттенюатором.
 При этом при включении режима отображается знак "А".    Поправка на каждой частоте предварительно измерена- откалибрована.

В зависимости от установленного аттенюатора внутри прибора наибольшая точность без внешнего аттенюатора в диапазоне +5 дбм... -35 дбм, с аттенюатором +33 дбм ( 2 вт)- -5 дбм  или, при другом исполнении-  без внешнего аттенюатора  0 дбм... -45 дбм, с внешним аттенюатором +33 дбм ( 2 вт)- -15 дбм.
Калибровка произведена на частотах 145,435,868,915,1100,1280,1360,1800,2440,2700,3300,4400,5400,5600,5800,5900, на каждой по 10 уровням-
0,-2,-5,-10,-15,-20,-25,-30,-35,-40.
Схема-

Плата-

Страница с проектом на гитхабе, пока там файл печатной платы, и пара хексов, под кварц 16 МГц или под внутренний генератор 8 МГц.
https://github.com/SerPanRC/Radio-Control-Power-Meter

[US4ICI]

Есть пожелание, -выполните RF часть измерителя в виде выносной головки, а контроллер в отдельном корпусе. SMA разъем желательно "папа" с гайкой.
   Было бы здорово добавить функцию грубого частотомера для автоматического выбора корректирующего коэффициента из градуировочной таблицы.
   Вопрос.  Нужно ли калибровать каждый экземпляр измерителя мощности или разброс у атт. и логарифмического детектора не велик?  Какая погрешность измерения?
  Разработка безусловно интересная. Желательно найти доступ к калиброванному измерителю мощности что бы составить таблицу корректирующих коэф. до 10 ГГц.

[SERBUZ]

Прорабатывал я вариант с выносной головкой. И до кучи с термостатированием.
Требовалось много слесарки.  По себестоимости  значительно вырастет.
Точность, достаточная для хобби была достигнута и так.
SMA-гайку я ставил на прибор, на приборе это конечно менее правильно по сравнению на выносной небольшой головкой.

По заливке калибровочной таблицы с калиброванного прибора-двойника и получаемой при этом точности предполагаю,  что будет лучше чем у китайцев с их точностью в 2-3 дб.  Все же детали из одной партии. Думаю повторяемость будет не хуже чем  0.5 дб.
Можно проверить.

[US4ICI]

Прорабатывал я вариант с выносной головкой. И до кучи с термостатированием. Требовалось много слесарки.  По себестоимости  значительно вырастет.

Корпус головки из алюминия на станке с ЧПУ будет за 10$.  Точность +-0.5 dB в диапазоне до 10 ГГц было бы здорово! Нужна удобная программа для заливки калибровочных коэф. А главное приборы для калибровки. Сотрудничество вам предлагал ..

[SERBUZ]

До 10 ггц- вряд ли будет такая повторяемость.   Тут уже скажется и повторяемость пайки и положения элементов, имхо..
А прога для клонирования таблицы совсем не проблема..

[us2idr]

При использования внешних аттенюаторов и НО (измерение мощности 100-2000вт) можно ли учитывать их нелинейные параметры и отображать мощность на индикаторе в реальных значениях? Можно ли организовать аналоговый выход для удобства настройки выходных каскадов по максимальным показаниям миллиамперметра?

[SERBUZ]

При использования внешних аттенюаторов и НО (измерение мощности 100-2000вт) можно ли учитывать их нелинейные параметры и отображать мощность на индикаторе в реальных значениях?

Места в контроллере и энергонезависимой памяти еще достаточно, чтоб загружать дополнительные калибровочные данные.

Можно ли организовать аналоговый выход для удобства настройки выходных каскадов по максимальным показаниям миллиамперметра?

Можно, свободные ноги у микроконтроллера еще есть.  Но печатную плату переделывать или делать на ней колхоз.

[UA9UHN Стас]

О чем тут вообще разговор?
Какие киловатты? ДД AD8317 всего 55дБ , и то с кучей условий.  Если хорошенько покурить даташит, то её вообще через децибел калибровать надо. А еще к ней термометр поверенный надо прикрутить.Прибор блин... Хотя на безрыбье и эхолот развлечение.
В общем простой логарифмический детектор. Точнее - показометр. AD8318 чуть лучше и по цене рядом. Но автор очевидно решил что 10G в даташите это покруче будет.
High accuracy: ±1.0 dB over temperature -то есть +- 26%
55 dB dynamic range up to 8 GHz ± 3 dB error - это в два раза.
Stability over temperature: ±0.5 dB это 12%
Про Tadj и замене резисторов на этом выходе от частоты нет даже упоминания. То есть диапазон до 1ГГЦ по умолчанию?
Это из даташита. Вас устраивает что разбег между измеренным и реальным будет в два раза?
Я б постеснялся назвать это прибором. Ц20 поточнее будет.

[SERBUZ]

Но автор очевидно решил что 10G в даташите это покруче будет.

Разве я где то про 10 Ггц писал?
 

AD8318 чуть лучше и по цене рядом.

Кроме термометра более ничем не отличается.  В пайке проблематичней, дороже.

ДД AD8317 всего 55дБ , и то с кучей условий.  Если хорошенько покурить даташит, то её вообще через децибел калибровать надо.

Собственно никаких противоречий с заявленным.   

В зависимости от установленного аттенюатора внутри прибора наибольшая точность без внешнего аттенюатора в диапазоне +5 дбм... -35 дбм, с аттенюатором +33 дбм ( 2 вт)- -5 дбм  или, при другом исполнении-  без внешнего аттенюатора  0 дбм... -45 дбм, с внешним аттенюатором +33 дбм ( 2 вт)- -15 дбм.
Калибровка произведена на частотах 145,435,868,915,1100,1280,1360,1800,2440,2700,3300,4400,5400,5600,5800,5900, на каждой по 10 уровням-
0,-2,-5,-10,-15,-20,-25,-30,-35,-40.

То есть рабочий диапазон берется не весь, а только его наиболее линейный участок.  С нижнего края калибровка через 2 дб, по всему диапазону-  через 5.
Делал и все через 1 дб, работы на двое суток, точность в указанном диапазоне практически не вырастает.
Про температурную стабильность..  Прибор для применения дома.  Калибруется при 22 градусах.   При использовании при температурах в +- 5 градусов  погрешность будет незначительна.
Про термостатирование писал выше.
Если делать калибровку через 1 дб, делать термостатирование, и смысл этих действий только в том случае если есть супер точные приборы для калибровки.
И в этом случае получим прибор профессионального уровня с соответствующей ценой.
Тут же представлен прибор ( не показометр !!) хоббийного уровня, с точностью достаточной для хобби ,  и по хоббийной цене.

[UA9UHN Стас]

Я на них начинал измерять на СВЧ. И есть с чем сравнить. Это мой опыт их освоения.
На единичной частоте и с одним и тем же куском кабеля будет всё отлично.
А кабель поменять? И где калибровка?
Не зря килобаксы за нормальный измеритель просят. Ох не зря. Да еще и поверяют его каждый год....
Наверно оне не знають...

[SERBUZ]

  Если хорошенько покурить даташит,

Учитесь понимать написанное.
И в даташитах, и коллегами на форуме.

[SERBUZ]

Я на них начинал измерять на СВЧ. И есть с чем сравнить. Это мой опыт их освоения.
На единичной частоте и с одним и тем же куском кабеля будет всё отлично.
А кабель поменять? И где калибровка?

То что не вышло у вас- не факт что не вышло и у других.
Как боролись с КСВ, каков результат?

[UA9UHN Стас]

Аттеньюатор на 40дБ до DC-18ГГц по входу. Зто норм?

[SERBUZ]

Аттеньюатор на 40дБ до DC-18ГГц по входу. Зто норм?
И после этого -

На единичной частоте и с одним и тем же куском кабеля будет всё отлично.
А кабель поменять? И где калибровка?

Ну и как это поясните?

[UA9UHN Стас]

Ничего кроме показометра с них не получится. Проверено.
 Даже профессиональные при неправильном применении врут.
Не откалибровал на рабочей частоте кабели - получи на 5760 вместо 20 ватт - 16.
А чт в этом случае покажет Ваш прибор? Даже боюсь предположить.
Погода на Марсе стабильней.