Firma KEROS - reklama
Firma Informatyczno-Elektroniczna

KEROS
Marcin Pietrzak

ul.Wiosenna 11
78-300 Świdwin

tel. +48 535 282 494
Zakres działania firmy
  • Programowanie
  • Instalacja syst.operacyjnych
  • Instalacja serwerów
  • Naprawy sprzętu elektronicznego
  • Naprawy komputerów
  • Programowanie sterowników
    przemysłowych
  • I wszystko z elektroniki czego
    już nikt nie naprawia sic!
Zapraszamy ...


Do pobrania

Programy żródłowe BASCOM :

Dallas   Synteza do murzynka

 Dokumentacje :

Synteza LM7001

Czytano : 18981

Mikroprocesorowy miernik mocy i SWR

Do zaprojektowania i skonstruowania miernika zmusiła mnie konieczność posiadania urządzenia, umożliwiającego dokonywanie – w miarę dokładnych – pomiarów antenowych, szczególnie pomiarów wzmacniaczy mocy. Oprócz typowego pomiaru SWR, miernik pracuje również jako sztuczne obciążenie wyposażone w detektor szczytowy, umożliwiający pomiar mocy w.cz. 
Wyniki pomiarów są zobrazowane na wyświetlaczu LCD 16*2.

Troszkę teorii o pomiarach antenowych

Parametr charakteryzujący stopień dopasowania impedancyjnego,  pomiędzy linią zasilającą a anteną, nosi nazwę współczynnika fali stojącej SWR (standing wave ratio).
Jeżeli występuje niedopasowanie impedancyjne pomiędzy anteną a linią zasilającą, wówczas przesyłana moc nie jest całkowicie tracona w obciążeniu (antenie) i pewna jej część zostaje odbita w kierunku urzadzenia nadawczego. Energie obu fal – transmitującej moc w kierunku anteny (Wpad) i fali odbitej (Wodb) – wytwarzają falę stojącą w linii.
Współczynnikiem SWR takiej fali stojącej nazywamy stosunek energii tych fal:

                           

Biorąc pod uwagę, że transmitowana energia jest wprost proporcjonalna do wartości amplitud obu tych fal, może przyjąć ze pomiar współczynnika SWR będzie przedstawiony w postaci amplitud (napięć) tych fal. Wówczas koniecznym będzie wykonanie odpowiedniego pomiaru tych napięć. Biorąc pod uwagę, że zazwyczaj mamy do czynienia z przebiegiem harmonicznym (sinusoidalnym), należy do dokonania pomiaru przekształcić amplitudę takiego przebiegu, do odpowiadającego jej napięcia stałego. Wówczas współczynnik SWR będzie można przedstawić w następujący sposób :

                           

Z zastosowanych wzorów jednoznacznie wynika, że przy idealnym dopasowaniu, gdy nie występuje fala odbita, współczynnik SWR wynosi dokładnie 1. W przypadku zaistnienia w układzie fali odbitej, współczynnik będzie większy od 1.
Jak zatem dokonać pomiaru tych wartości amplitudy aby obliczyć SWR? Rozwiązaniem jest zastosowanie przyrządu zwanego reflektometrem, za pomocą którego można z wystarczającą precyzją dokonać pomiaru amplitud.
Bez wdawania się w teorię wektorów i wskazów możemy przyjąć, że typowy układ pomiarowy wygląda w następujący sposób:
                            
  W zbudowanym przyrządzie zastosowałem układ przedstawiony w książce mgr inż. Zbigniewa Szpakowskiego SP5AHY „Pomiary w radiokomunikacji amatorskiej” WKiŁ Warszawa 1978, zaprezentowany na stronie 270.

        
Tak wykonany ustrój pomiarowy umożliwia uzyskanie za swoich wyjściach, napięć stałych proporcjonalnych do energii fal padającej i odbitej.
W standardowych przyrządach do zobrazowania tych wartości stosuje się typowy miernik wychyłowy, w którym zasadniczo nie odnosi się do wielkości napięć, ale zobrazowuje się ich stosunek i przedstawia się na skali oznakowanej wartościami SWR. Jednym z elementów pracy z takimi miernikami jest ustalenie pewnej wartości mocy fali padającej do wartości maksymalnej wskazywanej przez miernik a następnie przełączenie miernika do gałęzi mierzącej moc odbitą. Wynik pomiaru jest  zobrazowany w postaci odpowiedniego wychylenia wskazówki i wskazaniu odpowiedniej wartości SWR.
Wadą takiego pomiaru jest konieczność każdorazowego ustawiania (kalibracji) na maksymalna wartość wskazywanej wartości mocy fali padającej.
Częściowo pozbawione tej wady są tzw. mierniki krzyżowe (MFJ) ale odczyt SWR następuje w punkcie „przecięcia się” dwóch wskazówek, co też niewątpliwie nie poprawia komfortu obsługi.
            
 

Ogólna zasada działania miernika:

W zastosowanym rozwiązaniu wykorzystałem właściwości mikroprocesora ATMega8 a mianowicie wbudowane przetworniki A/C o rozdzielczości 10 bitów. Zastosowana dokładność pomiaru zdecydowanie wystarcza do zastosowań typowo amatorskich. Przetworniki wykorzystałem jako woltomierze cyfrowe mierzące zarówno „napięcie” fali padającej jak i fali odbitej. Obliczenie i zobarzowanie współczynnika SWR pozostawiłem programowi.
Dodatkowym elementem jest zastosowanie sztucznego obciążenia 50 Ohm/100W służącego do pomiaru mocy urządzeń nadawczych. Do pomiaru napięcia, proporcjonalnego do mocy zastosowano detektor szczytowy. Ponieważ obciążenie jest stałe i wynosi 50 Ohm, skorzystano z następujacego wzoru pozostawiając obliczenia mikroprocesorowi.

                               


Pomiar mocy następuje poprzez wybranie odpowiedniego trybu pracy przełącznikiem.

Literatura:
Zbigniew Szpakowski SP5AHY „Pomiary w radiokomunikacji amatorskiej” WKiŁ Warszawa 1978
 

Rys.1 Wyniki pomiarów reflektometru – tryb pomiar napięć

Rys.2 Pseudo-graficzne przedstawienie wyniku pomiaru

Rys.3 Pomiar bez anteny

Rys.4 Pomiar mocy na sztucznym obciążeniu

Rys. 5 Układ pomiarowy