Construirea și testarea unui RF Sampler cu atenuare de 50 dB pentru benzi HF și VHF
Un RF sampler este un dispozitiv esențial în măsurătorile de semnale RF de mare putere. Prin reducerea semnalului cu o atenuare fixă, în cazul nostru de 50 dB, acest circuit permite analiza în siguranță a semnalelor fără a afecta echipamentele de măsurare. În acest articol, vom explora construcția și performanțele unui astfel de sampler, destinat în special benzilor HF și VHF (1-50Mhz si 145Mhz).
Ce este un RF sampler și de ce este important?
Un sampler RF permite prelevarea unei mici porțiuni dintr-un semnal RF de mare putere pentru analize ulterioare. Această metodă este folosită pentru:
- Măsurarea puterii RF fără riscul de a suprasolicita instrumentele sensibile precum osciloscoapele sau analizatoarele de spectru.
- Verificarea liniarității amplificatoarelor și măsurarea armonicilor nedorite generate de emițătoare.
- Calibrarea antenelor sau potrivirea impedanței pentru a asigura un transfer optim de putere.
Atenuarea de 50 dB reduce un semnal RF de mare putere, de exemplu 100W (70.71V RMS), la un nivel sigur de aproximativ 1 mW (0.223 V RMS). Această funcționalitate este critică pentru măsurătorile de înaltă fidelitate.
Designul și componentele sampler-ului
Schema circuitului
Sampler-ul prezentat utilizează un transformator si un divizor rezistiv pentru a realiza atenuarea de 50 dB. Schema este una clasica , simplă și eficientă, având la bază:
- Rezistențe de precizie cu toleranțe mici pentru a asigura un raport exact de atenuare.
- Transformatoare RF pentru a menține o impedanță de 50 ohmi și o gamă largă de frecvențe.
- Carcasă metalică ecranată, pentru protecție împotriva interferențelor electromagnetice externe.
Acest sampler este proiectat să fie eficient pe o gamă largă de frecvențe, acoperind atât benzile HF, cât și VHF. În plus, conectorii de tip SMA sau PL-259 asigură o conectivitate fiabilă pentru semnalele RF.
Schema preluata din documentatia publicata de Don Jackson, W5QN, diferenta constand la inelul de ferita folosit, cea folosita de mine este FT82-43.
Componente esențiale
1. Transformatorul:
• Folosește un inel de ferita FT82-43 și 32 spire din sârmă emailată 0.8mm.
• Spirele trebuie să fie uniforme și să aibă spațiu între ele pentru a reduce capacitatea
distribuită.
2. Ecranul Faraday:
• Izolează câmpul electric fără a afecta cuplarea magnetică.
• Înlocuiește metoda tradițională cu o bucată de coaxial RG-213.
• Doar un capăt al ecranului este conectat la masă.
3. Conectorii RF:
• Porturi de intrare și ieșire: Conectori PL-259 de calitate.
• Portul de eșantionare: Conector SMA.
Rezultatele testelor și analiza graficelor
1. Pierderea de transmisie (S21)
Graficul S21 arată o atenuare constantă de -50 dB pe întreaga bandă testată. Acest rezultat confirmă performanța stabilă a sampler-ului. În cazul benzilor HF și VHF, uniformitatea curbei indică faptul că sampler-ul nu introduce distorsiuni semnificative.
Măsurătorile SWR arată valori foarte apropiate de 1:1.0-1:1.35, ceea ce înseamnă că impedanța este bine potrivită la 50 ohmi. Această potrivire asigură o minimizare a reflexiilor semnalului și o eficiență ridicată în transmiterea acestuia către instrumentele de măsură.
3. Pierderea de reflexie (Return Loss)
Pierderile de reflexie sunt bine definite, cu valori de aproximativ -20 dB sau mai bune pe întreaga bandă. Acest lucru confirmă că o parte nesemnificativă din semnal este reflectată înapoi către sursă.
Return Loss pe frecventa de 145 Mhz este de cca. 20db
4. Pierderea de insertie (Insertion Loss)
Pierderile de insertie sunt nesemnificative in benzile HF+50Mhz.
Concluzii și aplicații
Acest sampler RF cu atenuare de 50 dB s-a dovedit a fi un instrument util și fiabil pentru aplicații în măsurători RF pe benzile HF și VHF. Designul simplu și performanțele bune îl fac potrivit pentru:
- Diagnosticarea transceiverelor și amplificatoarelor RF.
- Analiza spectrului semnalelor pentru detectarea armonicilor sau a interferențelor.
- Testarea și calibrarea sistemelor de antenă.
Pentru cei interesați de construcția unui astfel de dispozitiv, acest proiect oferă un echilibru excelent între performanță și costuri. Recomandăm utilizarea componentelor de calitate și efectuarea unei calibări inițiale cu un analizor de rețea pentru a asigura performanțe optime.
Comments
Post a Comment