MERENJA

ZA RADIOAMATERE

BY SINIA HRISTOV

DETEKTOR

1N34A su obine detektorske germanijumske diode Kalibracija detektora na 14 MHz sa multimetrom sa Rin=1Mohm

86.280.174.268.262.256.250.544.839.033.728.423.518.714.410.57.05.8OUTPUT mV DC

9590858075706560555045403530252018INPUT mV rms

86.280.174.268.262.256.250.544.839.033.728.423.518.714.410.57.05.8OUTPUT mV DC

9590858075706560555045403530252018INPUT mV rms

275261246233220208194.8181.9169.0156.1143.0130.3117.7104.592.3OUTPUT mV DC

240230220210200190180170160150140130120110100INPUT mV rms

275261246233220208194.8181.9169.0156.1143.0130.3117.7104.592.3OUTPUT mV DC

240230220210200190180170160150140130120110100INPUT mV rms

815771727684641599553513473435397360323288OUTPUT mV DC

575550525500475450425400375350325300275250INPUT mV rms

815771727684641599553513473435397360323288OUTPUT mV DC

575550525500475450425400375350325300275250INPUT mV rms

20301941185117601580148914001296120911201034946858OUTPUT mV DC

125012001150110010501000950900850800750700650600INPUT mV rms

20301941185117601580148914001296120911201034946858OUTPUT mV DC

125012001150110010501000950900850800750700650600INPUT mV rms

417039903800361034303250307028302650247023002120OUTPUT mV DC

240023002200210020001900180017001600150014001300INPUT mV rms

417039903800361034303250307028302650247023002120OUTPUT mV DC

240023002200210020001900180017001600150014001300INPUT mV rms

220208194.8181.9169.0156.1143.0130.3117.7104.592.3OUTPUT mV DC

35003400330032003100300029002800270026002500INPUT mV rms

220208194.8181.9169.0156.1143.0130.3117.7104.592.3OUTPUT mV DC

35003400330032003100300029002800270026002500INPUT mV rms

OSLABLJIVA (ATENUATOR)za korienje TX-a kao generatora

R1 = 82 3.4WR2 = 5.6 k 0.05WR3 = 100 2.2WR4 = 5.6k 0.01WR5 = 82 0.7W

Navedena je maksimalna disipacija u najgorem sluaju pri pobudi sa 5W. Dobro je da otpornici budu 1.5 do 2 puta jai. R1 i R4 po potrebi napraviti od vie komada otpornika. Ne koristiti iane otpornike. Ako su R4 i R5 iste snage kao R1 i R2 onda je svejedno na koji prikljuak dolazi TX. Duina izvoda treba biti manja od 15mm.

Ovaj oslabljiva (atenuator) obezbedjuje:

Pravilno optereenje TX-a sa 50

SWR na TX ulazu nikad nije vei od 1 : 1.2 ime se postie stabilan nivo signala

Sa optereenjem od 50 slabljenje je 12.54 dB(17.97 puta za snagu i 4.239 puta za napon)

Pri pobudi od 5 W na izlazu se dobija:- 278 mW na 50 - 3.73 V na 50 - 7.46 V u praznom hodu

MERENJE VEIH IMPEDANSI (IZNAD 50)

Ne zaboraviti otpornik od 50 Pri merenju veih impedansi voditi rauna o parazitnim kapacitivnostima Parazitne kapacitivnosti se mogu meriti (ili proceniti) kao i svako ZX

U1 = Napon sa kratkospojnikomU2 = Napon sa ZX

Za realno ZX:

Za imaginarno ZX (L ili C):

Za bilo kakvo ZX pri U2

MERENJE MANJIH IMPEDANSI (ISPOD 100)

U1 = Napon bez ZXU2 = Napon sa ZX

Za realno ZX:

Za imaginarno ZX (L ili C):

Za bilo kakvo ZX pri U2

MERENJE PRIGUNICE

Prigunica je kalem koji se koristi za izolaciju (odvajanje) koje su na razliitim VF potencijalima. Dok se obini kalem koristi na frekvencijama koje su nekoliko puta nie od paralelne rezonantne frekvencije f0, prigunica se normalno koristi i iznad te frekvencije, iako se tada ponaa kao kapacitivnost a ne kao induktivnost (to nije bitno za funkciju izolacije, sve dok je izolacija dovoljno dobra).

Da bi se postigla to via impedansa (i bolja izolacija) u to irem opsegu frekvencija, prigunice se motaju tako da odnos duina/prenik iznosi 2 do 3,dok je kod obinih kalemova taj odnos 0.5 do 1 jer je tada najbolji Q faktor. Pri tome duina ice predstavlja znaajni deo talasne duine (obino izmeu 0,15 0,40 na f0, zavisno od debljine ice i naina motanja).

Zato prigunicu ne moemo posmatrati kao obian kalem ve kao vod koji je kratko spojen na kraju.

Kao svaki kratkospojeni vod, prigunica ima vie rezonantnih frekvencija. Najnia rezonancija je paralelna (maksimum impedanse) pri frekvenciji na kojoj je elektrina duina voda = /4. Sledi serijska rezonancija (minimum impedanse) kada je elektrina duina voda = /2. Dalje naizmenino idu paralelne i serijske rezonancije pri 3/4, 1, 5/4, 3/2, 7/4 itd.

X oznaava kraj voda koji je kratkospojen

Prigunice merimo pomou eme za merenje velikih impedansi kao i paralelno oscilatorno kolo. Time dobijamo bitne parametre:

f0 - treba da bude priblino jednako radnoj frekvencijiRP - treba da bude to vee zbog bolje izolacije i manjeg zagrevanja priguniceQ - treba da bude dovoljno malo da bi impedansa prigunice opadaladovoljno sporo

ispod i iznad f0

Ako nam treba prigunica za iri opseg frekvencija f1 f2 onda uzimamo da jeTako e impedansa koja je najvia na f0 priblino podjednako opadati na f1 i f2.

Primer: za rad od 14 30 MHz uzimamo MHz

U praksi je bitno sledee: Da prigunica ima dovoljno visoku impedansu u celom radnom opsegu kako bi mogla da

obavi funkciju izolacije; posebno treba paziti da serijske rezonancije budu izvan radnog opsega

Da prigunica ima dovoljno male gubitke (dovoljno veliko RP) da se ne bi grejala

Na KT se u irem opsegu moe dobiti 500 - 2k a u uem opsegu oko 10 50k

2*10 fff =

5.203014 *0 =f

Izgled Baluna: Koaksijalni (ili simetrini) vodnamotan na toroidu ili jednoslojnikalem bez toroida

Diferencijalni mode:

Ekvivalentna ema:

Parametri (mere se kao i kod svakog drugog voda):

Zc = Karakteristina impedansa vodale = Elektrina duina vodaA = Gubici u vodu

Common mode:

Balun radi kao prigunica. U okolini prve rezonancije ekvivalentna ema je:

Vidi: - Merenje paralelnog oscilatornog kola- Merenje kalema- Merenje prigunice- Merenje baluna (uvod)

Merenje se vri kao i kod svake druge prigunice.Ako je vod simetrian, provodnici se kratkospajaju na oba kraja.Ako je vod koaksijalan, mogu se kratkospojiti ili se spaja samo oklop.Osnovni parametar baluna je COMMON MODE impedansa koja se meriizmedju taaka A i B i mora da bude dovoljno velika u celom radnomopsegu (vidi uvod).

Gubici iznose: Pd = Ucm2/Rp (za procenu Ucm vidi Uvod)

Ako elimo da izmerimo Rp na nekoj frekvenciji f ispod (iznad) rezonantneFrekvencije fo onda paralelno balunu (take A i B) vezujemo kvalitetan kondenzator (kalem) sa kojim postiemo rezonanciju pri frekvenciji f

MERENJE STRUJNOG BLUNA 1:1

MERENJE KONDENZATORA

Pravite razliku izmeu kapacitivnosti, to je teoretski pojam i kondenzatora, to je predmet (deo) koji kupujemo ili pravimo

Merenje:

Ekvivalentna ema kondenzatora

Kapacitivnost

v Kondenzator se ponaa kao redno oscilatorno kolo i ima najniu impedansu na serijskoj rezonantnoj frekvenciji f0. Ispod f0 ponaa se kao kapacitivnost a iznad f0 kao induktivnost

v RS raste sa poveanjem frekvencije rastu gubici

Izmerimo f0 i RS (vidi Merenje rednog oscilatornog kola)

Naemo frekvenciju f1 < f0 na kojoj je impedansa kondenzatora

ali ne toliko velika da ne moe da se izmeri ni pomou eme za Merenje velikih impedansi iznad 50

Raunamo:

U praksi treba voditi rauna o zagrevanju kondenzatora.Ako kroz kondenzator tee struja jaine I, gubici iznose:

( ) 10*1 SRfZ

( )11***21

fZfCS

pi

Sd RIP *2=

MERENJE KALEMA

Pravite razliku izmeu induktivnosti, to je teoretski pojami kalema, to je predmet (deo) koji kupujemo ili pravimo

Merenje:

Ekvivalentna ema kalema

Induktivnost

v Kalem se ponaa kao paralelno oscilatorno kolo i ima najviu impedansu na paralelnoj rezonantnoj frekvenciji f0. Ispod f0 ponaa se kao induktivnost a iznad f0 kao kapacitivnost

v RS opada sa poveanjem frekvencije rastu gubici

Izmerimo f0 i RP (vidi Merenje paralelnog oscilatornog kola)

Naemo frekvenciju f1 < f0 na kojoj je impedansa kalema

ali ne toliko velika da ne moe da se izmeri ni pomou eme za Merenje malih impedansi ispod 100

Raunamo

Otpornost gubitaka RP moemo da izmerimo na bilo kojoj frekvencijiF1 < f0 tako to paralelno kalemu prikljuimo kvalitetan kondenzator(vazduni, liskunski, stirofleks) sa kojim se dobija paralelna kombinacijana frekvenciji f1 koja nas zanima

U praksi treba voditi rauna o zagrevanju kalema.Ako je na kalem prikljuen napon U, gubici iznose:

( ) 10/1 PRfZ

( )1

1

**2 ffZ

LPpi

Pd

RUP

2

=

MERENJE TRAPOVA

Trap (klopka) je paralelno oscilatorno kolo.

Dato je:

Kada trap radi kao izolator (na frekvenciji f0) onda napon i gubitke na njemu moemo da procenimo na sledei nain:

Meri se kao i svako drugo paralelno oscilatorno kolo.Ako elimo da izmerimo RP na nekoj frekvenciji f ispod (iznad) rezonantne frekvencije f0, onda paralelno trapu vezujemo kvalitetankondenzator (kalem) sa kojim postiemo rezonanciju pri frekvenciji f.

R - Otpornost zraenja dipolaPTX - Snaga predajnikal - duina jednog kraka dipola (od trapa do sredine dipola)r - poluprenik iceZ0 - 376,7 Karakteristina impedansa slobodnog prostora

( )120/0 piZRaunamo:

Struja napajanja dipola:R

PI TX=

Prosena karakteristina impedansa voda koji ini dipol:

= 1*2ln*0r

lZZCavgpi

Napon izmeu krajeva polutalasnog dipola: Cavgd ZIU *

Napon na trapu kada on radi kao izolator:2

dt

UU

Gubici u trapu:P

td

RUP

2

=

Izmerene parametre moemo koristiti u programima za simulaciju antena.Neki programi koriste drugaiju ekvivalentnu emu trapa:

Uzimamo: 2QRR PS =

MERENJE REDNOG OSCILATORNOG KOLA

Primarni parametri kola:

Merenje: Obino koristimo emu za Merenje malih impedansi f0 = Frekvencija na kojoj je impedansa najmanja RS = Impedansa na istoj frekvenciji f1 = Frekvencija ispod f0 na kojoj je f2 = Frekvencija iznad f0 na kojoj je

LS - serijska induktivnostCS - serijska kapacitivnostRS - serijska otpornost kola

Sekundarni parametri kola: f0 - serijska rezonantna frekvencijaZC - karakteristina impedansa kolaQ - Q faktor kola

Zavisnost impedanse kola od frekvencije:

( ) SL LffX ***2 pi=( ) SC CffX ***2 pi= ( ) ( )00 fXfX CL =

Impedansa je najmanja na f0 ( ) SS RfZ =0

( ) ( ) ( )[ ]fXfXIRfZ CLSS += *( ) ( ) ( )[ ]22 fXfXRfZ CLSS +=

Veze izmeu parametara:

SS CLf

***21

0pi

=

( ) ( )S

SCLC

CLfXfXZ === 00

( ) ( )S

C

S

C

RfX

RfXQ 00 ==

0**2 fZL CSpi

=

CS

ZfC

***21

0pi=

QZR CS =

( ) 2*1 SS RfZ =( ) 2*2 SS RfZ =

Raunamo:

LS i CS raunamo po gornjim formulama

12

0

fffQ

= QRZ SC *=

Poto se LS i CS odreuju posredno preko Q tanost nije velika, ali moe da poslui za orijentaciju ako ne moemo da merimo LS i CS odvojeno

MERENJE PARALELNOG OSCILATORNOG KOLA

Primarni parametri kola:

Merenje: Obino koristimo emu za Merenje velikih impedansi f0 = Frekvencija na kojoj je impedansa najvea RP = Impedansa na istoj frekvenciji f1 = Frekvencija ispod f0 na kojoj je

f2 = Frekvencija iznad f0 na kojoj je

LP - serijska induktivnostCP - serijska kapacitivnostRP - serijska otpornost kola

Sekundarni parametri kola: F0 - serijska rezonantna frekvencijaZC - karakteristina impedansa kolaQ - Q faktor kola

Zavisnost impedanse kola od frekvencije:

( ) PL LffX ***2 pi=( ) PC CffX ***2 pi= ( ) ( )00 fXfX CL =

Impedansa je najmanja na f0( ) SS RfZ =0

( )( ) ( )

+

=

fXfXI

R

fZ

LCP

P11*1

1

Veze izmeu parametara:

PP CLf

***21

0pi

=

( ) ( )P

PCLC

CLfXfXZ === 00

0**2 fZL CPpi

=

CP

ZfC

***21

0pi=

QZR CP *=

( )2

1P

PRfZ =

Raunamo:

LP i CP raunamo po gornjim formulama

12

0

fffQ

=

QRZ PC =

Poto se LP i CP odreuju posredno preko Q tanost nije velika, ali moe da poslui za orijentaciju ako ne moemo da merimo LP i CP odvojeno

( )( ) ( )

2

2111

1

+

=

fXfXR

fZ

LCP

P

( ) ( )00 fXR

fXRQ

C

P

L

P==

( )2

2P

PRfZ =

MERENJE TRAPOVA

Trap (klopka) je paralelno oscilatorno kolo.

Dato je:

Kada trap radi kao izolator (na frekvenciji f0) onda napon i gubitke na njemu moemo da procenimo na sledei nain:

Meri se kao i svako drugo paralelno oscilatorno kolo.Ako elimo da izmerimo RP na nekoj frekvenciji f ispod (iznad) rezonantne frekvencije f0, onda paralelno trapu vezujemo kvalitetan kondenzator (kalem) sa kojim postiemo rezonanciju pri frekvenciji f.

R - Otpornost zraenja dipolaPTX - Snaga predajnikal - duina jednog kraka dipola (od trapa do sredine dipola)r - poluprenik iceZ0 - 376,7 Karakteristina impedansa slobodnog prostora

( )120/0 piZRaunamo:

Struja napajanja dipola:R

PI TX=

Prosena karakteristina impedansa voda koji ini dipol:

= 1*2ln*0r

lZZCavgpi

Napon izmeu krajeva polutalasnog dipola: Cavgd ZIU *

Napon na trapu kada on radi kao izolator:2

dt

UU

Gubici u trapu:P

td

RUP

2

=

Izmerene parametre moemo koristiti u programima za simulaciju antena.Neki programi koriste drugaiju ekvivalentnu emu trapa:

Uzimamo: 2QRR PS =

MERENJE PRENOSNIH VODOVA

Pretpostavljamo da mereni vod ima relativno male gubitke.Postupak je isti za koaksijalne i simetrine vodove.

Ovde merimo impedansu

Merenje karakteristne impedanse Zc Na kraj voda prikljuimo neindiktivne otpornike (moe i mali trim potenciometar)i traimo vrednost Rc sa kojom je |Zrn|=Rc i ne menja se pri promeni frekvencije.Ta vrednost predstavlja karakteristinu impedansu voda: Zc=Rc

Merenje karakteristnih frekvencija voda

v Frekvencija na kojoj je elektrina duina voda neparni umnoak /8:Kraj voda otvoren ili kratkospojen; traimo frekvenciju na kojoj je |Zrn|=Zc

v Frekvencija na kojoj je elektrina duina voda neparni umnoak /4:Kraj voda otvoren i traimo frekvenciju sa najmanjim |Zrn| ili kraj voda kratkospojen i traimo frekvenciju sa nejveim |Zrn|

v Frekvencija na kojoj je elektrina duina voda umnoak /2:Kraj voda otvoren i traimo frekvenciju sa najveim |Zrn| ili kraj voda kratkospojen i traimo frekvenciju sa najmanjim |Zrn|

Merenje slabljenja voda A

Naemo frekvenciju na kojoj je elektrina duina voda umnoak /4 ili /2(pri tome je kraj voda otvoren ili kratkospojen)

Ako smo traili najmanje |Zrn|: ( ) crn

ZZdBA *

10ln20

= ( ) dBdB 686.810ln

20

Ako smo traili najvee |Zrn|: ( ) rnc

ZZdBA *

10ln20

=

Merenje karakteristine impedanse Zc (druga metoda meri se na jednoj frekvenciji)

Otvorimo kraj voda i izmerimo |Zrn1|

Kratkospojimo kraj voda i izmerimo |Zrn2|

Raunamo: 21 * ZrnZrnZC =

Ova metoda je posebno zgodna za male duine voda od 0.01 do 0.25

MERENJE FERITNIH TOROIDNIH JEZGARA

Geometrijski parametri: h - visina jezgraD - spoljni prenik jezgrad - unutranji prenik jezgra

Magnetni parametri: r - relativni permeabilitet materijalaAe - efektivna povrina poprenog presekale - efektivna duina linija magnetnog polja

Priblino raunanje Ae i le:

2* dDhAe

2* dDle + pi

4*

2hAe pi2

* dDle + pi2

dDh =

Induktivnost kalema sa N namotaja: ( )leAeNNL ro *** 2=

Za N=1 imamo: ( )leAeLA roL **1 ==

Konstanta o: 710**4 = pio mH /

Merenje: Izmerimo h, D i d; izraunamo Ae i le Namotamo probni kalem sa 10 20 nomotaja (jedan prolaz ice

kroz otvor jezgra raunamo kao jedan namotaj) Dalje merimo kao pod Merenje kalema

Raunamo:2N

LA PL =AeleA

o

Lr

**

=

U vezi zagrevanja vidi Merenje kalema

Ako se na kalem sa feritnim jezgrom prikljui suvie veliki napon, gubici e naglo poeti da rastu kada jezgro pone da ulazi u zasienje.Meutim, ma visokim frekvencijama gubici su obino toliko veliki da se jezgro pregreje jo pre zasienja.

Page 1Page 2Page 3Page 4Page 5Page 6Page 7Page 8Page 9Page 10Page 11Page 12Page 13Page 14Page 15