RF mWatt-Meter 10,368GHz...

Απο το blog του 2Μδη http://2mdes.blogspot.com

Δευτέρα, 13 Φεβρουαρίου 2012

RF mWatt-Meter 10,368GHz...

Αν και η πείρα δείχνει ότι δημοσιεύσεις για κατασκευές δεν έχουν πάντα την ανάλογη αποδοχή, σήμερα θα επιχειρήσω να παρουσιάσω μια κατασκευή. Περισσότερο για να υπάρχει στο διαδίκτυο, για εκείνους τους ελάχιστους που κατασκευάζουν τον εξοπλισμό τους για την μπάντα των 10GHz.

Η κατασκευή είναι πολύ απλή αλλά εξαιρετικά χρήσιμη, αφού αντίστοιχα όργανα μέτρησης στοιχίζουν ακόμα και μεταχειρισμένα πολλές εκατοντάδες (ή και χιλιάδες) ευρώ...



RF mWatt-Meter 10,368GHz...
Ένα όργανο μέτρησης χαμηλής ισχύος στους 10,368 GHz που ξεκινά να διεγείρεται με δέκατα του mWatt !!!

Σκοπός της κατασκευής είναι να βοηθήσει στον συντονισμό της εξόδου ενός πομπού στους 10,368GHz όπου η συνήθη ισχύ για επικοινωνίες εκατοντάδων χιλιομέτρων είναι ελάχιστα μιλιβάτ. Επίσης, ο πολλαπλασιασμός ενός σήματος "χαμηλής" συχνότητας (π.χ. στους 432ΜΗz) ώστε τα παράγωγα του στους 10GHz να χρησιμοποιηθούν στον συντονισμό ή τη βαθμονόμηση ενός δέκτη.

Ας πάρουμε τα πράγματα με την σειρά: Ένα απλό κύκλωμα για να μετρήσουμε ισχύ, είναι αυτό της διπλανής φωτογραφίας. Το σήμα λαμβάνεται αριστερά, οδηγείται σε ένα φορτίο 50Ω απ όπου ένα ποσοστό ανορθώνεται μέσω της διόδου, εξομαλύνεται μέσω των πυκνωτών και οδηγείται σε ένα όργανο ένδειξης... Αυτή είναι η βασική αρχή και δουλεύει απόλυτα μέχρι τον 1 GHz και κάτι...


Πιο ψηλά η τεχνολογία αλλάζει. Ειδικά ευαίσθητες δίοδοι, κυματοδηγοί και μηχανικές κατασκευές ακριβείας μας βοηθούν να δημιουργήσουμε ένα αντίστοιχο όργανο μέτρησης. Αν χωρίσουμε το κύκλωμα σε δύο τμήματα: της εισόδου και της εξόδου, ανάμεσα τους έβαλα ένα τρίτο: Ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης ώστε η ένδειξη στο τμήμα εξόδου να αφορά μόνο την επιθυμητή συχνότητα και όχι αρμονικές ή άλλα παράγωγα. Αυτά τα 3 τμήματα λοιπόν φαίνονται στη διπλανή φωτογραφία:
Μπροστά φαίνεται ένα γκανπλεξερ (αυτό με τα καλώδια). Το gunnplexer είναι χοντρικά ένας κυματοδηγός σε διαστάσεις που έχουν οξύ συντονισμό στους 10GHz. Αυτές οι διαστάσεις αλλάζουν μηχανικά με την είσοδο ή έξοδο στον κυματοδηγό, μιας βίδας! Έτσι γίνεται ο μικρομετρικός συντονισμός ακριβώς εκεί που θέλουμε, στην περίπτωση μας στους 10,368GHz. Μέσα στον κυματοδηγό υπάρχουν και δύο ειδικού τύπου δίοδοι που τα χαρακτηριστικά τους καλύπτουν την συχνότητα των 10GHz. Δεν έχουν σχέση με τις διόδους πχ ενός τροφοδοτικού, είναι ακριβές, δυσεύρετες και εξαιρετικά ευαίσθητες. Η μία εξ αυτών είναι η δίοδος Gunn και θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή σήματος στους 10GHz, ενώ η άλλη είναι μίκτρια (mixer) και θα ανορθώσει το σήμα για να μετρηθεί από ένα όργανο mA...
Ένας δεύτερος κυματοδηγός παρόμοιος με τον πρώτο και με υποδοχή SMA θα χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει την διάταξη. Και αυτός έχει δυνατότητα μηχανικού συντονισμού μέσω τριών βιδών που εισέρχονται ή βγαίνουν από την κοιλότητα. Αν συνδέαμε μεταξύ τους τον κυματοδηγό με το SMA από τη μία και το Gunnplexer από την άλλη, θα είχαμε ένα εξαιρετικά απλό όργανο μέτρησης! Το σήμα που θα εισάγαμε από το SMA, θα ανορθωνόταν από την μίκτρια του gunnplexer και θα το μετρούσαμε με ένα μιλιβολτόμετρο...

Επειδή θέλουμε να μετρήσουμε την έξοδο ειδικά στους 10,368GHz μεταξύ των παραπάνω θα συνδέσουμε και ένα ζωνοπερατό φίλτρο. Είναι αυτό που επίσης φαίνεται στις φωτογραφίες (με τις πολλές βίδες!).
Πρόκειται για ένα φίλτρο τριών στοιχείων για την κατασκευή του οποίου χρειάζεται λεπτομέρεια χιλιοστού!



Σχεδόν όλα τα Handbook δίνουν τις διαστάσεις και την καμπύλη απόρριψης ενός τέτοιου φίλτρου. Το φίλτρο αυτό θα υποβιβάσει κάθε παράγωγο ή αρμονική και θα επιτρέψει την διέλευση μόνο των 10,368GHz.
Στις άκρες του κυματοδηγού-φίλτρου βρίσκονται βίδες που συντονίζουν την προσαρμογή εισόδου/εξόδου, ενώ στην μέση τρεις βίδες που μεταβάλουν μικρομετρικά τα τρία εσωτερικά χωρίσματα... Στην ουσία έχουμε το αντίστοιχο ενός ζωνοπερατού φίλτρου που σε χαμηλότερη συχνότητα θα αποτελείτο από πηνία και πυκνωτές!!!



Ακολουθώντας το διπλανό σχέδιο, συνδέουμε εκατέρωθεν του φίλτρου, τον κυματοδηγό που έχει είσοδο από το SMA στην μιά άκρη, και το gunnplexer στην άλλη άκρη. Στην δίοδο mixer του gunnplexer συνδέουμε το όργανο 10mΑ μέσω ενός μεταγωγικού διακόπτη 6 θέσεων που μας υποβιβάζει το σήμα σε 5 περιοχές (η έκτη θέση είναι off).



Με ομοαξωνικό καλώδιο φέρνουμε στην πρόσοψη της συσκευής δυο υποδοχές: Μια N-type ως είσοδο για τις μετρήσεις μας και μια είσοδο TNC για παραγωγή μικροκυμάτων συντονισμού. Να τονίσω εδώ ότι στους 10GHz δεν χρησιμοποιούμε συνδέσεις BNC, PL259 κλπ παρά μόνο οι δυο τύποι που προανέφερα και SMA!!!






Ας δούμε τώρα πως ακριβώς δουλεύει: Στην πρώτη περίπτωση (Α) μετράει την ισχύ εξόδου ενός πομπού στους 10,368GHz. Το σήμα από το Ν-type κατευθύνεται στο SMA του κυματοδηγού. Περνάει από το ζωνοπερατό φίλτρο και καταλήγει στο gunnplexer. Εκεί η δίοδος mixer ανορθώνει το σήμα και δημιουργεί διαφορά τάσης στα άκρα της που μετριέται από το όργανο που έχουμε συνδέσει.



Στην δεύτερη περίπτωση (Β) συνδέουμε στο ΤNC ένα σήμα 432MHz το οποίο οδηγείται στη δίοδο gunn του gunnplexer. Η δίοδος έχει την ιδιότητα να παράγει αρμονικές μία εξ αυτών είναι στους 10,368 (432Χ24=10368). Από το φίλτρο θα περάσει μόνο η συγκεκριμένη αρμονική την οποία μπορούμε να έχουμε στην έξοδο N-type για να συντονίσουμε έναν δέκτη!

Η κατασκευή είναι όπως προείπα εξαιρετικά απλή. Χρήσιμη σε όσους ασχολούνται με μικροκυματικές συχνότητες αφού ως γνωστό, στους 10GHz ΔΕΝ υπάρχουν έτοιμοι πομποδέκτες! Όποιος σκέπτεται να ασχοληθεί θα χρειαστεί οπωσδήποτε μια τέτοια συσκευή για να συντονίσει τον πομποδέκτη που θα φτιάξει.

Θα ήταν παράληψη να μην αναφέρω ότι όλα τα υλικά της κατασκευής προέρχονται από "σκραπ" ή από καλούς συναδέλφους που μου τα χάρισαν προς αξιοποίηση! Το όργανο για παράδειγμα είναι ξηλωμένο από μια συσκευή που μέτραγε πλατίνες σε αυτοκίνητα (!!) εξού και η άσχετη βαθμονόμηση DWELL! Το φινίρισμα της κατασκευής είναι φτωχό και πρόχειρο και οι ενδείξεις γραμμένες με στυλό (ούτε καν με μαρκαδόρο!!) γιατί βιαζόμουν να την χρησιμοποιήσω...





Εκτός από τις δικές μου φωτογραφίες και σχέδια τα υπόλοιπα είναι από τοUHF/Microwave Projects Manual της ARRL.
Όποιος χρειαστεί βοήθεια γενικά για τους 10GHz ας επικοινωνήσει. Υπάρχουν λίγοι αλλά καλοί συνάδελφοι που θα βοηθήσουν να έχουμε άλλον έναν σταθμό στον αέρα!


'73 de SV1BJY