Poslední aktualizace září 2020

      
 

   Jednoduchý indikátor úrovně - dBm metr
Úvod

Občas potřebujeme rychle vyrobit a vyzkoušet prototyp GHz zařízení. Takové zařízení se obvykle skládá z generátorů, směšovačů, atenuátorů, zesilovačů a dalších věcí. Je nezbytně nutné, abychom alespoň orientačně znali úrovně na konkrétních výstupech. Dnes není složité pořídit si takový měřič, dokonce digitální, za pár korun. Nejlevnější pořídíte za několik stokorun. V každém případě doporučuji, abyste si provedli kalibraci takového levného přístroje před jeho používáním, případně si upravili vstupní obvody tak, abyste minimalizovali odraz po připojení měřiče k obvodu. Já jsem potřeboval měřit v okamžiku, kdy jsem svůj digitální milliWattmetr (dBm metr) měl někde na cestě z Číny. Proto jsem si musel doslova během pár minut "vyrobit" měřáček z toho, co dům dal.

Použité komponety a schéma

Doma jsem měl čínské moduly s logaritmickým zesilovačem AD8317, který pracuje do 10 GHz. Modul jsem zapojil takto. Zastavím se u hodnoty rezistoru R1. Tato hodnota je zvolena tak, aby dBm metr po připojení napájecího napětí +5 V z Power banky a bez signálu ukazoval maximální výchylku.
 

 

Na fotografii dole jsou vidět všechny součásti i detaily. Na vstupu mívám obvykle koaxiální útlumový článek, který je důležitý při měření zesilovačů. Na stupnici jsou označeny důležité body (vidlácky, fixkou). U mého prototypu byl bod 0 dBm cca na dílku 20 uA, na dílku 40 uA jsem měl úroveň -20 dBm a někde za dílkem 60 uA jsem měl úroveň -40 dBm. Velmi nízké úrovně pod -40 dBm se nacházely od cca -60 dílků do 100 dílků stupnice.

 
Omezení při práci

Obvod AD8317 má maximální absolutní limitní vstupní úroveň +12 dBm. Předpokládám, že při této úrovni, což je necelých 20 mW, dojde k trvalému poškození vstupu. Proto jsem s tímto udělátkem nikdy neměřil úrovně vyšší než 0 dBm jinak, než s odpovídajícím atenuátorem na vstupu (např. -20 dB při měření zesilovače se 100 mW výkonu a -30 dB při měření stupně s 1W výkonu).

Fotografie

Zkouška generátoru DDS na kmitočtu 2400 MHz:
 

 
Měření zisku zesilovače s obvodem SZA-2044Z (RFMD, 900 - 2700 MHz) na malých signálech. Jde o obvod, který je schopen dodat téměř 1 W výkonu (komprese 1dB). Zesilovač má dva stupně a celkem vysoký zisk (cca 25 - 29.5 dB). Předpokládal jsem, že bude náchylný ke kladným zpětným vazbám (kmitání, zakmitávání). Proto jsem ho při prvním měření budil z čínského generátoru s vloženým atenuátorem -10 dB na vstupu. Zatížen byl atenuátorem - 20 dB na výstupu (vstup dBm metru). Z fotky je zřejmé, že při měření odevzdával výkon cca 100 mW (úroveň + 20 dBm) při zisku téměř 30 dB.
 

 
Závěr

Přestože jde o těžce vidlácké, nehezky provedené udělátko, mnohokrát mi dobře posloužilo. Například jsem s ním zkontroloval všechny úrovně v uplink transvertoru pro QO-100 v pásmu 2.4 GHz.

Power meter od Číňana

Měřáček výkonu rovněž koupíte za několik stokorun na ebay.com od Číňana. V každém případě doporučuji udělat kalibraci.
 
1. Můj měřáček neměřil nijak přesně základní úrovně. Jednak se hodnoty lišily pásmo od pásma, tedy byla zjevná frekvenční závislost. Za ty peníze jsem s tím tak nějak počítal.

Nepřesnost pravděpodobně způsobuje několik faktorů:

- Odrazy na vstupu. S tím toho moc nenadělám. Podle vlastní zkušenosti však nikdy nezapojuji měřáček bez útlumového článku na vstupu (jako je vidět na fotografii vpravo), ale přímo na vstupním konektoru mám atenuátor:

Například s atenuátorem 10 dB by měl displej ukazovat -22.471 dBm, ale ukazuje
jen -23.289 dBm. Rozdíl je 0.82 dB. S tím jsem tak nějak počítal. Ale nezkoumal jsem, zda je příčinou nepřesnost atenuátoru, odrazy na konektoru nebo nelinearita dBm metru.


 
2. Do řetězce jsem přidal druhý atenuátor. S útlumem 20 dB. Celkem je vložený útlum na vstupu -30 dB podle vložených atenuátorů. Displej by měl ukazovat -42.471 dBm, ale
ukazuje - 42.268 dBm. Rozdíl je - 0.20 dB. Taková přesnost by byla výborná, nicméně, jde o náhodnou událost. Nejistoty nám ovlivnily hlavně nepřesnosti atenuátorů, nelinearita vlastního měřáku a určitě taky odrazy na použitých konektorech. Je dobré o tom vědět i přemýšlet.

Nicméně, pokud u zesilovačů, který má mít zisk 20 dB, 30 dB nebo jen 12 dB zjistíme, že nemají zisk menší o 3 nebo 6 dB. Stejně tak rozlišíme u koaxiálních kabelů, zda mají útlum 3 dB nebo 6 dB nebo podstatně víc.

Proto se domnívám, že je lepší alespoň orientačně indikovat úrovně na jednotlivých místech zařízení (viz bloková schémata s úrovněmi v dBm).

Pro opravdu orientační měření jsem při oživování vícestupňových PA pro pásmo 2.4 GHz, při ověřování stupňů zesilovačů s MMIC, při nastavování směšovačů pro upconvertory ze 2m nebo ze 70 cm na 2400 MHz s těmito jednoduchými měřáčky vystačil a se sadou atenuátorů jsem si vždy nějak vypomohl, abych mohl indikované úrovni alespoň trochu věřit.
 
   TU 73, Mira, ok1ufc