Die Motivation
Es kommen zunehmend immer mehr Geräte bei mir auf den Tisch, die die eine oder eine andere Besonderheit aufweisen. Meistens sind es altersbedingte Symptome. Und wenn es dann einmal um den Abgleich eines Empfängers oder eines Senders geht, sind die empfindlichen Messgeräte für Leistungen über 100mW (20 dBm) wie Oszilloskope, Frequenzzähler oder Spektrumanalyzer zu verschonen. Hier geht es erstmal um den Abgleich eines Senders, in der Regel bis 100 Watt. Diese Leistung ist für die Messeingänge natürlich viel zu groß. Funkmessplätze haben eingebaute Abschwächer, so dass man mit Leistungen von um die 50 Watt die Messeinheit beschießen kann.
Das Messsignal darf am Eingang meines Spektrumanalyzers nicht mehr als 30dBm (1 Watt an 50 Ohm) betragen. Also muss ein 100-Watt-Sender um mindestens 20 Db abgeschwächt werden, damit ich meine Messeinheit nicht beschädige. Die Folge wäre eine (sau)teure Reparatur.
Die nachfolgende Schaltung greift das zu messende Signal an der Streifenleitung im Sendeweg direkt ab. Über einen fest definierten Spannungsteiler wird es an einen Anschluss für eine nachfolgende Messeinheit geführt. Diese Schaltung ist schon unzählige Male veröffentlicht und besprochen worden und ist nicht mein geistiges Eigentum. Dennoch braucht es nicht viel Gehirnschmalz etwas derartiges zusammen zu bauen.
Es gilt über einen einigermaßen großen Frequenzbereich eine möglichst geradlinige und fest definierte Abschwächung am Messausgang zu liefern. Die Entscheidung fällt auf die Abschwächung um 40 dB. So wird ein 100W-Signal mit 50 dBm an 50 Ohm am Messausgang dieses Abschwächers auf 10 dBm (=10 mW) reduziert. Dieses abgeschwächte Signal kann nun gefahrlos direkt an den Messeingang meines Analyzers oder andere Messeinrichtungen, wie z.B. Frequenzzähler, geführt werden.
Vorweg ein wenig theoretische und praktische Mathematik:
- Schritt 1 Zieldefinition: Für eine Abschwächung um 40 dB rechnen wir mit dem Faktor =
- Schritt 2 Annahme: TX-Leistung ist Ptotal = 100 W. Impedanz der Messeinheit ist Zmess = 50 Ohm
Am Dummy Load mit Zdummy = 50 Ohm kommen nach den vernachlässigbaren Dämpfungen von Stecker, Buchsen und Strip-Leitung immer noch etwa Pdummy = 100 W an
- Schritt 3 Rechnung: Pmess = Ptotal * Faktor = 100 W * 0,0001 = 0,01 W = 10 mW
- Schritt 4 Spannung am Dummy: V1 =
= 70,7 V
- Schritt 5 Spannung an der Messeinheit: V2 =
= 0,707 V
- Schritt 6: Aus der Parallelschaltung des R2 mit der Impedanz der Messeinheit Zmess erhält man Rp = R2 || Zmess = 50 Ω || 50 Ω = 25 Ω
- Schritt 7: Das Verhältnis aus V1 zu V2 entspricht dem Verhältnis aus Rp zu R1+Rp.
. Aufgelöst nach R1 erhält man R1 = 2475 Ω
Aus der Reihenschaltung von drei 820-Ohm-Widerständen erhält man (theoretisch)
R1 = 820 Ω + 820 Ω + 820 Ω = 2460 Ω.
Dies kommt den berechneten 2475 Ω im Schritt 7 sehr nahe.
Die Belastbarkeit der Widerstände sollte mindestens ½ Watt betragen.
Der Aufbau
Der Aufbau gestaltet sich auch für Grobmotoriker wie mich recht einfach. Ein Aluminiumgehäuse vom Typ Hammond 1571A bekommt drei Bohrungen. Zwei für den direkten Durchgang von einem Sender zu einer Antenne oder einer anderen Last und einen für den Messausgang.
Ich habe mich für SO239-Buchsen für den Signalweg und eine BNC-Buchse für den Messausgang entschieden.
In den oben beschriebenen Internetveröffentlichungen wird für den Signalweg ein Streifenleiter aus einer Messingplatte verwendet. Ich habe das einfach mit etwas Platinenmaterial aufgebaut und an die Mittelleiter der SO239 angelötet. Sollte hier etwas nicht funktionieren, kann man immer noch den simplen Aufbau anders gestalten.
Zu den Widerständen kann ich nur sagen, dass es mittlerweile im Jahre 2024 sehr schwierig ist noch adäquate Kohleschichtwiderstände zu bekommen. Meine kleine Charge hatte durchweg weniger als 820 Ohm, sie variierten so zwischen 807 und 811 Ohm. Mein R1 liegt also etwa bei 2430 Ohm, anstatt 2460 oder besser 2475 Ohm. Es ist zu befürchten, dass die anvisierte Dämpfung von 40 dB vielleicht nicht getroffen wird, eher weniger. Für den einzelnen 50 Ohm Widerstand am Messeingang habe ich zwei 100 Ohm parallel geschaltet.
Die kleine Kapazität Cx wird am unteren Ende des Streifenleiters mittels eines kurzen Drahtes parallel zum ersten Widerstand gebildet. Dies macht den kompletten Frequenzgang wesentlich stabiler als ohne.
Nun Gehäusedeckel zu und ab zur ersten Volluntersuchung.
Die Realität
Für die Messungen kalibriere ich den kleinen NanoVNA für die unten aufgeführten Frequenzbänder. Wegen der Nichtlinearität des Aufbaus beschränke ich die Messungen auf diese drei Bänder.
| |
1 .. 30 MHz |
100 .. 200 MHz |
400 .. 500 MHz |
| Durchgangsdämpfung |
0,1 dB |
0,3 dB |
0,55 dB |
| Dämpfung am Messausgang |
33,2 dB1 |
35,4 dB @ 145 MHz
35,5 dB @ 149 MHz |
45 dB @ 435 MHz
46 dB @ 446 MHz |
| VSWR |
< 1,1 |
1,3 |
1,5 .. 1,2 |
1Angestrebt waren mindestens im KW-Bereich 1 .. 30 MHz 40 dB Dämpfung. Aufgrund des kleineren R1 wegen der Toleranzen war dies aber zu erwarten.
Handkapaziäten spielen erfreulicherweise keine Rolle. Auch der Betrieb mit und ohne Deckel zeigt keine Veränderungen.
Fazit
Jou, geht. Aber stark verbesserungsbedürftig. Wenn man all diese Werte berücksichtigt, kann man recht angenehme Messungen an Geräten im 2m- und 70cm-Band, sowie an Freenet- und PMR-Geräten durchführen, von KW-Geräten inkl. CB-Funk einmal abgesehen. Man muss halt nur immer ein wenig rechnen.
Beispiel: TX auf 145 MHz zeigt am Messausgang des Abschwächers auf dem Spektrumanalyzer einen Pegel von +1,6 dBm. Addiert man die Dämpfung von 35,4 dB (s. oben) wieder hinzu, erhält man einen Pegel von +37 dBm. Das entspricht einer Leistung von 5 W.
Der Einsatz von etwa 15 Euro Material hat sich gelohnt. Portokosten nicht einberechnet.
p.s. Am Trackinggenerator wird bereits gearbeitet.
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Die Motivation
Es kommen zunehmend immer mehr Geräte bei mir auf den Tisch, die die eine oder eine andere Besonderheit aufweisen. Meistens sind es altersbedingte Symptome. Und wenn es dann einmal um den Abgleich eines Empfängers oder eines Senders geht, sind die empfindlichen Messgeräte für Leistungen über 100mW (20 dBm) wie Oszilloskope, Frequenzzähler oder Spektrumanalyzer zu verschonen. Hier geht es erstmal um den Abgleich eines Senders, in der Regel bis 100 Watt. Diese Leistung ist für die Messeingänge natürlich viel zu groß. Funkmessplätze haben eingebaute Abschwächer, so dass man mit Leistungen von um die 50 Watt die Messeinheit beschießen kann.
Das Messsignal darf am Eingang meines Spektrumanalyzers nicht mehr als 30dBm (1 Watt an 50 Ohm) betragen. Also muss ein 100-Watt-Sender um mindestens 20 Db abgeschwächt werden, damit ich meine Messeinheit nicht beschädige. Die Folge wäre eine (sau)teure Reparatur.
Die nachfolgende Schaltung greift das zu messende Signal an der Streifenleitung im Sendeweg direkt ab. Über einen fest definierten Spannungsteiler wird es an einen Anschluss für eine nachfolgende Messeinheit geführt. Diese Schaltung ist schon unzählige Male veröffentlicht und besprochen worden und ist nicht mein geistiges Eigentum. Dennoch braucht es nicht viel Gehirnschmalz etwas derartiges zusammen zu bauen.
Es gilt über einen einigermaßen großen Frequenzbereich eine möglichst geradlinige und fest definierte Abschwächung am Messausgang zu liefern. Die Entscheidung fällt auf die Abschwächung um 40 dB. So wird ein 100W-Signal mit 50 dBm an 50 Ohm am Messausgang dieses Abschwächers auf 10 dBm (=10 mW) reduziert. Dieses abgeschwächte Signal kann nun gefahrlos direkt an den Messeingang meines Analyzers oder andere Messeinrichtungen, wie z.B. Frequenzzähler, geführt werden.
Vorweg ein wenig theoretische und praktische Mathematik:
Am Dummy Load mit Zdummy = 50 Ohm kommen nach den vernachlässigbaren Dämpfungen von Stecker, Buchsen und Strip-Leitung immer noch etwa Pdummy = 100 W an
Aus der Reihenschaltung von drei 820-Ohm-Widerständen erhält man (theoretisch)
R1 = 820 Ω + 820 Ω + 820 Ω = 2460 Ω.
Dies kommt den berechneten 2475 Ω im Schritt 7 sehr nahe.
Die Belastbarkeit der Widerstände sollte mindestens ½ Watt betragen.
Der Aufbau
Der Aufbau gestaltet sich auch für Grobmotoriker wie mich recht einfach. Ein Aluminiumgehäuse vom Typ Hammond 1571A bekommt drei Bohrungen. Zwei für den direkten Durchgang von einem Sender zu einer Antenne oder einer anderen Last und einen für den Messausgang.
Ich habe mich für SO239-Buchsen für den Signalweg und eine BNC-Buchse für den Messausgang entschieden.
In den oben beschriebenen Internetveröffentlichungen wird für den Signalweg ein Streifenleiter aus einer Messingplatte verwendet. Ich habe das einfach mit etwas Platinenmaterial aufgebaut und an die Mittelleiter der SO239 angelötet. Sollte hier etwas nicht funktionieren, kann man immer noch den simplen Aufbau anders gestalten.
Zu den Widerständen kann ich nur sagen, dass es mittlerweile im Jahre 2024 sehr schwierig ist noch adäquate Kohleschichtwiderstände zu bekommen. Meine kleine Charge hatte durchweg weniger als 820 Ohm, sie variierten so zwischen 807 und 811 Ohm. Mein R1 liegt also etwa bei 2430 Ohm, anstatt 2460 oder besser 2475 Ohm. Es ist zu befürchten, dass die anvisierte Dämpfung von 40 dB vielleicht nicht getroffen wird, eher weniger. Für den einzelnen 50 Ohm Widerstand am Messeingang habe ich zwei 100 Ohm parallel geschaltet.
Die kleine Kapazität Cx wird am unteren Ende des Streifenleiters mittels eines kurzen Drahtes parallel zum ersten Widerstand gebildet. Dies macht den kompletten Frequenzgang wesentlich stabiler als ohne.
Nun Gehäusedeckel zu und ab zur ersten Volluntersuchung.
Die Realität
Für die Messungen kalibriere ich den kleinen NanoVNA für die unten aufgeführten Frequenzbänder. Wegen der Nichtlinearität des Aufbaus beschränke ich die Messungen auf diese drei Bänder.
35,5 dB @ 149 MHz
46 dB @ 446 MHz
1Angestrebt waren mindestens im KW-Bereich 1 .. 30 MHz 40 dB Dämpfung. Aufgrund des kleineren R1 wegen der Toleranzen war dies aber zu erwarten.
Handkapaziäten spielen erfreulicherweise keine Rolle. Auch der Betrieb mit und ohne Deckel zeigt keine Veränderungen.
Fazit
Jou, geht. Aber stark verbesserungsbedürftig. Wenn man all diese Werte berücksichtigt, kann man recht angenehme Messungen an Geräten im 2m- und 70cm-Band, sowie an Freenet- und PMR-Geräten durchführen, von KW-Geräten inkl. CB-Funk einmal abgesehen. Man muss halt nur immer ein wenig rechnen.
Beispiel: TX auf 145 MHz zeigt am Messausgang des Abschwächers auf dem Spektrumanalyzer einen Pegel von +1,6 dBm. Addiert man die Dämpfung von 35,4 dB (s. oben) wieder hinzu, erhält man einen Pegel von +37 dBm. Das entspricht einer Leistung von 5 W.
Der Einsatz von etwa 15 Euro Material hat sich gelohnt. Portokosten nicht einberechnet.
p.s. Am Trackinggenerator wird bereits gearbeitet.
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