Pegelmesser -74 bis 15 dbm. Pegelmesser

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1 Beschreibung HF- Autor Hans-Peter Prast, DL2KHP Version 3.1 Seite 1 von 8

2 1. Vorbemerkung Der wurde entwickelt, um Feldstärken mittels E- bzw. H-Feldsonden direkt zu messen. Der jeweilige Messwert sollte sofort in mw, V/m oder ma/m zur Verfügung stehen. Außerdem sollte man das Gerät einfach und per Software kalibrieren können. Hierfür müssen zwei Referenzwerte zur Verfügung stehen: 0 dbm und -60 dbm. Als Messantennen sind die Sonden von SAT-Schneider vorgesehen und in der Software deren Wandelfaktoren fest voreingestellt. Ebenso können die Selbstbausonden nach Thomas Moliere, DL7AV, verwendet werden. 2. Aufbau Der Aufbau des s erfolgt auf eine doppelseitigen Platine mit den Maßen 86 x 97 mm. Der Einbau erfolgt in ein Weißblechgehäuse oder besser noch in ein AluminiumGehäuse entsprechender Größe. Das zweizeilige Display mit Beleuchtung wird mit Abstandhaltern auf die Platine aufgesetzt und mittels Pfostenleiste verbunden. Für die Kontrasteinstellung des Displays ist ein Poti vorhanden. Die Betriebsspannung erfolgt über einen 9 Volt-Block. Eine externe Versorgung durch ein Gleichspannungsnetzteil ist ebenfalls möglich. Die interne Batterie wird dann in der Hohlsteckerbuchse abgeschaltet. 3. Schaltung Die Messung der HF-Leistung erfolgt über den Logarithmierer AD Dieser Baustein stellt am Ausgang eine Spannung mit einer Steilheit von 25mV/dB bereit. Diese Spannung wir durch einen Analogeingang des ATMEGA 16 gemessen. Gleichzeitig wird diese Spannung über einen Operationsverstärker TLC272 gepuffert und über eine KlinkenBuchse 3,5 mm, für externe Verwendung, zur Verfügung gestellt. Der AD 8307 kann - zwecks Stromersparnis bei Batteriebetrieb vom ATMEGA 16 zwischen den Messungen abgeschaltet werden. Die Eingangsimpedanz beträgt 50 Ω. Die interne Versorgungsspannung von 5 Volt wird über einen ya 7805 erzeugt. Die Eingangsspannung des Reglers und die Spannung an der Buchse der externen Versorgung werden ebenfalls durch den ATMEGA 16 gemessen und in der Software ausgewertet. Beim Absinken der Batteriespannung unter etwa 7 Volt, wird zunächst eine Warnung ausgegeben und bei weiterem Absinken wird der gesperrt, um Fehlmessungen zu unterbinden. Die Anzeige der Messwerte erfolgt auf einem zweizeiligen LCD-Display mit Standardbelegung und Standardcontroller (HD 44780). Die Hintergrundbeleuchtung des Displays kann durch den ATMEGA 16, mittels PWM-Steuerung, eingestellt werden. Hierfür ist der Transistor T1 vorhanden. Für die Messfunktionswahl und die Auswahl andere Funktionen des Gerätes sind die Tasten MFT (Multi-Funktions-Taste), Up und Down vorhanden. Die zentrale Verarbeitung und Steuerung erfolgt im ATMEGA 16. Der ATMEGA 16 kann über die ISP-Schnittstelle in der Schaltung programmiert werden. Der entsprechende 10pol. Stecker, mit Norm-Belegung, ist vorhanden. Ein externer Quarz ist nicht vorhanden und wird auch nicht benötigt, da keine zeitkritischen Prozesse vorhanden sind. Die Taktung erfolgt durch den internen RCOszillator. Seite 2 von 8

3 4. Software Die Software ist in der Programmiersprache PASCAL realisiert. Als Compiler wurde der mikropascal PRO Compiler von mikroelektronika, Version 4.6 eingesetzt. 4.1 Kalibrierung Zum Kalibrieren müssen zwei Referenzpegel von 0 dbm und -60 dbm bereitstehen. Beim Einschalten des s wird die Taste MFT gedrückt gehalten. Im Display erscheint die Meldung 0 dbm anlegen. Jetzt müssen 0 dbm an den Eingang des s angelegt werden. Dann wird die Taste MFT gedrückt. Im Display erscheint jetzt die Meldung -60 dbm anlegen. Jetzt müssen -60 dbm an den Eingang des s angelegt werden. Dann wird die Taste MFT erneut gedrückt. Es erscheint kurz die Meldung Levelmeter kalibriert, danach ist der in der Betriebsart Leistungsmessung in Betrieb. Anzeige-Beispiel: * * 0 db anlegen weiter mit MFT * * 4.2 Beleuchtung Wenn beim Einschalten der Taster Up gedrückt wird, kann die Hintergrundbeleuchtung eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt über die Taster Up und Down, bis der ge wünschte Helligkeitsgrad erreicht ist. Dann wird die Taste MFT gedrückt und es erscheint kurz die Meldung Beleuchtung eingestellt,danach ist der in der Betriebsart Leistungsmessung in Betrieb. Der vorgewählte Wert wird abgespeichert und beim nächsten Einschalten wieder verwendet. Wird eine externe Spannung (> 9V) erkannt, wird die Beleuchtung auf ca. 80% der max. Helligkeit eingestellt. Nach entfernen der externen Spannung wird wieder der vorgewählte Helligkeitswert eingestellt. 4.3 Messfunktionen Die Messfunktionen werden mit der Taste MFT umgeschaltet Messfunktion1, Leistungsmessung Das ist die Defaulteinstellung, die nach dem Einschalten ausgewählt wird. In dieser Funktion wird in der oberen Zeile der Eingangspegel in dbm angezeigt und in der unteren Zeile der Eingangspegel in Milliwatt. Eine Messbereichsumschaltung erfolgt hier nicht. Wird die Taste Up betätigt, wird ein Wert von 30dB zum Messwert addiert und angezeigt. In der oberen Zeile erscheint links der Text +30dB vor dem Messwert. Dies Funktion ist vorgesehen, um über einen 30 db-leistung-abschwächer, auch höhere Leistungen (z.b. von Handfunkgeräten) zu messen. ein erneuter Druck auf die Taste Up schaltet die Funktion wieder ab. Diese Funktion kann nur in diesem Messmodus aktiviert werden. Messfunktion 1: +30 db dbm mw = Seite 3 von 8

4 4.3.2 Messfunktion 2, H-Feldmessung mit H-Feld-Sonde In dieser Funktion wird das H-Feld mittels der H-Feld-Sonde gemessen und der Wert in ma/m angezeigt. Messfunktion 2: H-Feld / H-Sonde ma/m = 79, Messfunktion 3, E-Feldmessung mit E-Feld-Sonde In dieser Funktion wird das E-Feld mittels der E-Feld-Sonde gemessen und der Wert in V/m angezeigt. Messfunktion 3: E-Feld / E-Sonde V/m = Messfunktion 4, E-Feldmessung mit H-Feld-Sonde In dieser Funktion wird das E-Feld mittels der H-Feld-Sonde gemessen und der Wert in V/m angezeigt. Diese Messfunktion macht im Fernfeld Sinn, da der Frequenzumfang der H-Feld-Sonde wesentlich größer ist als der der E-Feld-Sonde. Im Nahfeld darf in diesem Modus nicht gemessen werden. Messfunktion 4: E-Feld / H-Sonde V/m = Kalibrierung der Sonden Wird in einer der Messfunktionen 2 bis 4 die Down Taste gedrückt, wird der Sonden-Ka libriermodus aufgerufen und sofort der bestehenden Korrekturwert der Sonde gelöscht. In der Messfunktion 3 wird die E-Feld-Sonde kalibriert, in den Messfunktionen 2 und 4 die HFeld-Sonde. Im Messmodus 0 kann keine Sonde kalibriert werden. Im Sonden-Kalibriermodus erscheint die Anzeige 30 V/m anlegen. Jetzt muss die Sonde unter Fernfeldbedingungen - in ein Feld von 30 V/m eingebracht werden. Wenn dieses Feld anliegt, kann der Kalibriervorgang mit einem Druck auf die MFT Taste beendet werden. Der Korrekturwert der Sonde wird gespeichert und immer bei der Feld-Messung verwendet. Als Sollwert wird ein Feld von 30 V/m angenommen. Das gilt auch für die Kalibrierung der H-Feld-Sonde. 30 V/m entsprechen einer H-Feldstärke von 79,6 ma/m. Dieser Wert wird intern dann als Sollwert für die H-Sonde angenommen. Zum Löschen der Korrekturwerte einer Sonde, ohne Neukalibrierung, die Down Taste betätigen und das Gerät ausschalten, wenn das Sonden-Kalibriermenue angezeigt wird. Sondenkalibrier-Menue: 30 V/m anlegen weiter mit MFT Seite 4 von 8

5 Anhang Stromlaufplan Layout Seite 5 von 8

6 Bilder Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Seite 6 von 8

7 Stückliste Vom: Datei: Blatt: um 15:29:50 Uhr.spl7 "1: " Bat1 = 9V (Anschluss über Batterieclip, Best.Nr. CLIP 9V, Reichelt) BNC 1 = BNC-Buchse (BNC Printbuchse Metall, Best.Nr. UG 1094W1, Reichelt) C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 = 2,2nF (SMD1206, Best.Nr. NPO-G1206 2,2N, Reichelt) = 2,2nF (SMD1206, Best.Nr. NPO-G1206 2,2N, Reichelt) = 10µF (Miniaturelko radial, 35V, RM 2,5 mm, Best.Nr RAD 10/100, Reichelt) = 10µF (Miniaturelko radial, 35V, RM 2,5 mm, Best.Nr RAD 10/100, Reichelt) = 2,2nF (SMD 1206, Best.Nr. NPO-G1206 2,2N, Reichelt) D1 D2 = 1N4001 (Silizium-Diode, Best.Nr. 1N 4001, Reichelt) = 1N4001 (Silizium-Diode, Best.Nr. 1N 4001, Reichelt) G1 = 120 x 95 (Alu-Spritzgussgehäuse 120x95x30mm, Best.Nr , Conrad) IC2 = AD 8307 (AD 8307, log. Verstärker, Best.Nr. AD 8307 AN, Reichelt) IC 1 = ATmega16 (ATmega16, 16 MHz, DIL 40, Best.Nr. ATMEGA DIP, Reichelt) J1 J2 = 3,5mm (Klinkeneinbaukupplung Stereo 3,5mm, Best.Nr , Conrad) = (Einbaukupplung NEB21, Best.Nr. LUM NEBJ 21R, Reichelt) L1 = 10µH (Induktivität, Best.Nr. L-MICC 10y, Reichelt) LCD1 = 2x16 Zeichen (Dot-Matrix Display, HD44780 komp. Best.Nr. LCD 162C LED, Reichelt) OP1 OP2 = TLC272/1 (Operationsverstärker TLC272 Teil 1, Best.Nr. TLC 272 DIP, Reichelt) = TLC272/2 (Operationsverstärker TLC272 Teil 2) P1 = 10k (Trimmer, liegend10mm, Best.Nr. PT 10-L 10K, Reichelt) PL1 = (Platine Version V3.1) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 = 51 (SMD 1206, Best.Nr. SMD 1/4W 51, Reichelt) = 22 (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. Metall 22, Reichelt) = 10 (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. Metall 10, Reichelt) = 10K (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. METALL 10,0K, Reichelt) = 2,2K (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. METALL 2,20K, Reichelt) = 18K (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. Metall 18,0, Reichelt) = 10K (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. Metall 10,0K, Reichelt) = 100 (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. Metall 100, Reichelt) = 8,2K (Widerstand 1/4W, Metallfilm, RM 10, Best.Nr. METALL 8,20K, Reichelt) = 2,2K (Widerstand 1/4W,Metallfilm, RM 10, Best.Nr. METALL 2,20K, Reichelt) S1 S2 S3 S4 = Druckschalter (Taster 22,5mm, Best-Nr. TASTER 3FTL6, Reichelt + KAPPE 1S ) = Druckschalter (Taster 22,5mm, Best-Nr. TASTER 3FTL6, Reichelt + KAPPE 1S ) = Druckschalter (Taster 22,5mm, Best-Nr. TASTER 3FTL6, Reichelt + KAPPE 1S ) = Schalter (1pol. Ein-Ein, Best.Nr. MS 500A, Reichelt) St1 = 10pol (Wannenstecker 10pol, Best.Nr WSL 10G, Reichelt) T1 = IRLU120 (IRLU120 HEXFET für Logikansteuerung, Best.Nr. IRLU 120N, Reichelt) VR1 = 7805 (Spannungsregler, Best.Nr. µa 7805, Reichelt) Seite 7 von 8

8 Technische Daten: Eingangsimpedanz 50 Ω Frequenzbereich 0,5 MHz bis 500 MHz (1,8 MHz bis 30 MHz für 0,2-dB Fehler) Messbereich -74 dbm bis 15 dbm (-60 dbm bis 0 dbm für 0,4 db Fehler) Messfehler ± 1 dbm (siehe Abschätzung unten) Recorderausgang max. 3,5 V Impedanz 100 Ω Spannungsversorgung 9 V-Block, extern 9 12V über Hohlbuchse Abschätzung Messfehler: Linearität des Detektors: Frequenzgang 1,8 30 MHz: Temperaturgang 10 C 45 C: Quantisierungsfehler A/D-Wandler: Rundungsfehler Software: Messunsicherheit Kalibrator: ±0,4 db ±0,2 db ±0,3 db ±0,3 db ±0,2 db ±0,7 db Quadratische Summenbildung: (0,42+0,22+0,32+0,32+0,22+0,72) = ±0,954 db (aufgerundet ±1 db) Erforderlich zur Kalibrierung: Kalibrierpegel 0dBm und -60 dbm (3,6 MHz 10 MHz) Optional: Kalibrierfeld für Sonden 30 V/m (TEM-Zelle, 10 MHz) Seite 8 von 8