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Pegelmesser_MK


Pegelmesser_MK

Der Pegelmesser_MK wurde entworfen, da der zuvorbeschriebene Pegelmesser nur bis ca. 500 MHz zu verwenden ist. Der Pegelmesser_MK basiert auf der gleichen Hardware, nur die Eingangsschaltung wurde geändert, damit ein Diodenmesskopf verwendet werden kann. Hiermit kann man dann - je nach Ausführung - bis weit über 10GHz messen. Der Messbereich reicht bei einem Diodenmesskopf von etwa -45 bis 15 dBm. Es gibt hier auch schon excellente Geräte, wie z.B. das PM 6000 Microwave Power Meter von Bernd Kaa. Ich wollte aber die bereits vorhandene Hardware - soweit möglich - nutzen und auch nur ein preiswertes und einfach aufzubauendes Gerät entwerfen.

Der Aufbau ist, wie schon erwähnt, fast identisch mit dem zuvor beschriebenen Pegelmesser. Die Eingangsschaltung wurde geändert. Der log. Detektor ist entfallen und ein invertierender Operationsverstärker wurde vorgesehen. Das ist notwendig, da die meisten kommerziellen Diodendetektoren einen negativen Ausgang haben. Ansonsten hätte man das Signal direkt auf den AD-Wandler schalten können. Der vorhandene AD-Wandler des ATmega16 konnte hier nicht mehr verwendet werden. Für die Messung der Signalspannung vom Diodendetektor, habe ich einen 18 Bit-Wandler vorgesehen. Damit beträgt die Auflösung 15,6 µV. Beim 10-Bit AD-Wandler des ATmega16 sind es 2,5 mV. Der Wandler hat auch einen integrierten Vorverstärker, der bei Messungen unterhalb etwa 1dBm zugeschaltet wird, um die Auflösung zu erhöhen.


Schaltung des Pegelmesser_MK

Die Software musste natürlich komplett neu erstellt werden, da hier ein völlig anderes Messprinzip vorliegt. Für den verwendeten Diodenmesskopf muss eine Kalibriertabelle angelegt werden. Hier wird für jedes dB innerhalb des Messbereichs ein Wert abgespeichert. Hierfür gibt es einen eigenen Programmteil. Der entspechende Referenzwert wird am Messkopf angelegt und der Messwert abgespeichert. Gespeichert werden hier Werte zwischen -50 und 20 dBm. Die Tabelle wird im EEPROM des ATmega16 abgelegt. Bei einer Messung wird dann der Referenzwert aus der Tabelle gesucht und zwischen den Werten wird interpoliert. Beim Aufruf der Kalibrierroutine wird zuerst eine Offsetmessung durchgeführt und der Wert abgespeichert. Dieser Offset wird dann vom Messwert abgezogen. Ein Offsetabgleich kann auch jederzeit im Messbetrieb durchgeführt werden, um die Messgenauigkeit zu erhalten. Bei einem Druck auf die "Down" Taste wird eine Meldung ausgegeben, dass das Eingangssignal entfernt werden muss. Beim Druck auf die "MFT"-Taste wird dann die Offsetspannung gemessen und für ca. 2 Sek. angezeigt.

Angezeigt wird der Messwert in der Grundeinstellung in dBm und W. Mit jedem Druck auf die Multifunktionstaste wird die Anzeige der unteren Zeile vom W auf Vrms, Vpp oder dBµV geändert.

Für die Zukunft habe ich noch Optimierungen vorgesehen. Ich will z.B. noch einen zweiten Messkopf anschließen können. Dafür muss dann auch eine weitere Kalibriertabelle angelegt werden und eine Auswahlmöglichkeit geschaffen werden.

Meinem Funkfreund Norbert, DG1KPN, danke ich für die ausgiebigen Tests und diverse Verbesserungsvorschläge.

Mittlerweile gibt es ein weiteres Pegelmessgerät, welches Georg, DL6GL, und Norbert, DG1KPN gemeinsam entwickelt haben. Meiner Meinung nach ist das die "Eierlegende Wollmilchsau". Man findet die Präsentation auf Georgs Webseite:  http://dl6gl.de/hf-powermeter.

Diodenmesskopf

Diodenmesskopf 

Zur Messung wird ein Diodenmesskopf benötigt. Diesen bekommt man im einschlägigen Handel oder auch auf Flohmärkten oder diversen Internetplattformen. Ein Selbstbau ist hier natürlich auch gut möglich. Da sollte man aber nicht zuviel erwarten. Für Frequenzen über 2 bis 3 GHz wird es im Eigenbau wohl schwierig. 


Selbstbau-Diodenmesskopf

Einen Messkopf habe ich versuchsweise aufgebaut. Das Ganze wurde in einen N-Stecker eingebaut. Eine BNC-Kabelbuchse dient als Ausgang. Der hintere Teil der Kabelbuchse wurde kurz abgesägt und mit der Mutter des N_Steckers verlötet.


Das Innenleben des Messkopfes

Die Schaltung wurde auf einer kleinen, gefrästen Platine untergebracht. Verwendet wurden nur SMD-Bauteile. Als Dioden habe ich Zero Bias Schottky Dioden verwendet. Leider hatte ich nur welche, die bis 1,5 GHz reichen. Das ist aber für meine Anwendungen in Ordnung.


Schaltung des Diodenmesskopfes


Anpassung des Messkopfes bis 3,5GHz

gelb = Brücke offen (etwa -10 dBm)
grün = Return Loss
grau = SWR

Offenbar kann der Messkopf auch noch oberhalb von 1,5GHz genutzt werden, obwohl die Dioden nur bis 1,5GHz spezifiziert sind. Leider kann ich aber nicht vektoriell messen und daher gibt es keine Infos über die Impedanz des Eingangs. Unterhalb 150MHz habe ich mit dem FA-NWT gemessen.


Impedanz unterhalb 150MHz

Mit dem Diodenmesskopf lassen sich, in Verbindung mit dem Pegelmesser, Pegel bis knapp -40 dBm messen.

Pegelmesser_MK, Display Grundanzeige
Pegelmesser_MK, Anzeige Vrms

Messantenne

LogPeriodic 850 MHz bis 6,5 GHz

Eine praktische kleine Antenne für Feld-Messungen. Die Antenne gibt es bei WA5VJB in den USA. Der Kauf bei WA5VJB lohnt sich aber trotzdem. Er versendet die Antennen als Brief nach Europa.