inleiding
|
|
Wanneer het volle zendvermogen van een zender in een meetinstrument (frequentieteller/spectrum analyser/oscilloscoop) wordt gestuurd, is de kans zeer groot dat het meetinstrument kapot gaat. Vandaar dat het signaal verzwakt moet worden met een verzwakker (attenuator). Dit kan door middel van een Pi netwerk. Dit heet een Pi netwerk omdat de vorm op het Pi symbool lijkt. Een variant is een T netwerk, maar dat is minder handig voor deze toepassing en is derhalve buiten beschouwing gelaten. Met een Pi netwerk wordt het signaal verzwakt en blijft de impedantie (nagenoeg) gelijk.
|
|
kengetallen
|
impedantie
In beginsel is het netwerk 50 Ohm omdat de antenne aansluiting van de gebruikte apparatuur 50 Ohm is. (Dit in tegenstelling tot de aansluiting van oproep radio's en tv's.)
vermogen
Om geen invloed van een antenne op de meting te krijgen wordt er een dummyload toegepast als antenne vervanger. In mijn geval is dat een Spinner 400W dummyload. Dit is het maximaal te dissiperen vermogen, dus hier moet rekening mee worden gehouden.
verzwakking
Het kenmerkend voorbeeld voor deze verzwakker is de aansluiting op een spectrum analyser. Het maximale ingangsvermogen is 20dBm ofwel 100mW. Wordt er een groter vermogen ingestuurd, gaat de analyser kapot en hieruit is de gewenste verzwakking te bepalen. Een verzwakking van 30dB (1.000x) of 40dB (10.000x) is doorgaans gebruikelijk. Als er 400W met 30dB wordt verzwakt, blijft er 400mW over, ofwel te veel voor een spectrum analyser. 400W met een demping van 40dB is 40mW als resultaat. Dus 40dB verzwakking is nodig om aan 400W te kunnen meten.
|
|
het ontwerp
|
elektrisch
Een Pi netwerk kan worden berekend. Via een calculator kunnen de kengetallen worden ingegeven en dan komt er een resultaat uit. Voor 40dB demping bij 50 Ohm zijn de twee parallel weerstanden 50 Ohm en de serie weerstand 2.500 Ohm. Weliswaar is dit een afronding, maar dat wordt voor lief genomen. Tenslotte is de demping voor een frequentieteller niet relevant en kan de verzwakker op de spectrum analyser worden gekalibreerd om de (kleine) meetfout te corrigeren.
Hieronder staat de berekening van het netwerk. De gele velden zijn invulvelden en de groene velden zijn berekend. Bovenin staat het volledige netwerk uitgetekend. De drie weerstanden voor het netwerk en de weerstand van het meetinstrument. Door het netwerk steeds verder te vereenvoudigen kom je steeds een stap lager in de berekening. Het resultaat is dat te controleren is of de vervangingsweerstand correct is. Uit de berekening blijkt dat de vervangingsweerstand 49,03 Ohm is. Dit klopt omdat de werkelijke componenten een iets andere waarde hebben dan in de theorie. Te zien is dat bij 400W het grootste vermogen opgenomen wordt in de eerste weerstand ofwel de dummyload. 8W wordt opgenomen in de tweede weerstand (van 2K5) en het belangrijkst is dat het vermogen dat beland in het meetinstrument nog geen 39mW is. Dus de kritische grens van 100mW wordt niet overschreden.
mechanisch
De gedachte is om een gegoten aluminium behuizing toe te passen omdat dit degelijk is, RF dicht is, er voldoende wanddikte is om M3 draad in te tappen voor de connectoren en omdat ik deze behuizing nog had liggen. ;-) Aan de achterkant is een 7/16" (m) connector gepland zodat deze direct op de Spinner dummyload aan kan worden gesloten. Een alternatief is om een N-connector te gebruiken, maar dan zijn er mogelijk ongewenste verliezen. Daarbij is een 7/16" connector ook mechanisch sterker. De ingang van het circuit is uitgerust met een (teflon) nN-connector (f) zodat ook hoge frequenties kunnen worden gemeten. Het verlies bij een verloop van PL naar N bij HF is kleiner van N naar PL bij UHF. De meet aansluiting is BNC (f). De meeste meetapparatuur is uitgerust met BNC connectoren en dat werkt ook makkelijker met BNC meetkabels.
Het schetsontwerp van de behuizing en aansluitingen is op onderstaande afbeelding te zien.
|
|
de bouw
|
De bouw is gestart door de connectoren te verzameken en de behuizing mechanisch te bewerken. Aftekenen, de gaten "centeren", voorboren, boren, tappen en verzinken. De connectoren zijn mechanisch gemonteerd met M3 boutjes. Deze zorgen ook meteen voor de massaverbinding. Helaas heb ik nog geen 7/16" connector liggen, dus deze moet nog worden ontvangen. Als deze connector binnen is, kan deze ook worden gemonteerd waarna de elektrische montage zal starten.
Helaas heb ik geen 7/16 chassisdeel kunnen vinden. Op twee beurzen waren een hoop connectoren, maar niet de gene die ik zocht. Vandaar dat ik toch maar voor een N-connector heb gekozen. Deze is bevestigd op de behuizing zoals hieronder te zien is.
Zoals hieronder te zien is, is het verloop naar 7/16 gemonteerd. Het geheel voelt in ieder geval weg stevig aan. Op de foto is ook een BNC afsluitweerstand zichtbaar. Als er geen meetinstrument is verbonden en de BNC aansluiting is niet "afgesloten". Is het netwerk niet goed afgestemd op 50 Ohm. Als de verzwakker op de dummyload aangesloten is zonder meetinstrument, dient deze aansluiting met een 50 Ohm "terminator" afgesloten te worden. In de praktijk blijkt echter dat de ontstane impedantie fout 0,00934 Ohm is. Dit is nihil en de praktijk zal het ontbreken van de afsluitweerstand vrijwel geen merkbare invloed hebben.
Hieronder is te zien hoe de behuizing op de dummyload is gemonteerd.
|
|