Калибратор S-метра



Рекомендую: ПЕЛАГЕЯ!

pelagea.jpg

Фанаты группы ПЕЛАГЕЯ ("Полефаны") В Контакте

Концерт на площади Минина в Нижнем Новгороде 9 Мая 2013

Мини-концерт в Магасе (Ингушетия) 4 Июня 2014

Создайте тему (если она ещё не создана) на форуме http://ra3pkj.keyforum.ru

 

 

Общая информация

Калибратор имеет переключение кварцев для разных диапазонов. К сожалению, при работе разных кварцев получаемая амплитуда различна, поэтому калибровка S-метра трансивера возможна только на одном заранее выбранном диапазоне (например 40 метров). На других диапазонах можно только оценивать степень подавления зеркального канала трансивера (при установке соответствующей перемычки выходное напряжение калибратора увеличивается до 1мВ).

Процедура калибровки S-метра SDR-трансивера выполняется путём подачи на антенный вход (50 Ом) трансивера калиброванного напряжения 50 мкВ, что соответствует уровню 9 баллов по шкале S-метра. Далее запускается процедура калибровки в SDR-программе. Естественно, калиброванное напряжение 50 мкВ получают на этапе изготовления калибратора при помощи подгонки соответствующего резистора на заранее выбранном диапазоне (об этом будет сказано ниже).

 

Первоисточники

Схема калибратора основана на следующих ниже двух схемах:

1. Схема калибратора от Elecraft.
Недостаток схемы - дефицитность термостабильного стабилитрона U1 на напряжение 1,22В в цепи питания.
Диод D4 в цепи светодиода индикации питания закрывается при снижении напряжения батарейки ниже критического уровня, что приводит к полному погасанию светодиода. Это очень полезная индикация разряда батарейки:

calibrator_elecraft.jpg  

 

2. Схема из документации на SDR-2000UA.
Питание калибратора застабилизировано термостабильным управляемым стабилитроном TL431 на 2,5В:

calibrator_sdr2000.jpg 

Схема

calibrator_s.gif

Схема в формате sPlan 6.0 - calibrator_s.spl

Схема описываемого здесь калибратора имеет переключение кварцев на разные любительские диапазоны, но только один кварц какого-либо диапазона может быть использован для калибровки S-метра трансивера, так как различные кварцы дают различную амплитуду на выходе калибратора. Остальные кварцы используются для оценки подавления зеркального канала на различных диапазонах.
Конкретные частоты кварцев зависят от их наличия в кладовке радиолюбителя.

Присутствует эффективная индикация разряда батареек благодаря пороговому свойству стабилитрона на 3,3В.
Транзистор 2N3904 может быть заменён в принципе на любой маломощный высокочастотный транзистор.

Кроме калиброванного выходного напряжения 50мкВ (эфф.) имеется возможность увеличения при помощи перемычки "1мВ" выходного напряжения до 1мВ (эфф.) с целью оценки подавления зеркального канала трансивера на различных диапазонах.
При отсутствии нужных точных резисторов точные значения могут быть получены путём параллельного сложения друг на друга двух или трёх SMD-резисторов, один из которых (имеющий самое минимальное сопротивление) должен иметь точность 1%, а остальные могут иметь точность 5%. Желательно при этом, чтобы 5%-резисторы  имели номинал, превышающий номинал 1%-резистора не менее, чем в 10 раз.

 

Печатная плата

Плата односторонняя!
Плата предусматривает установку кварцев в металлических корпусах Б1 или Б2.
Вид со стороны установки крупногабаритных деталей (детали показаны белым цветом):

Calibrator_sdr.gif

Плата в формате SprintLayout 5.0 - calibrator_sdr.lay

 

Вид на собранную плату

Один кварц пока не установлен:

calibrator_foto_top.jpg

calibrator_foto_bottom.jpg

 

Настройка калибратора

Настройка калибратора заключается в получении заданного напряжения на выходе путём подбора величины точного резистора "Rнастр.". При этом необходимо выбрать наиболее подходящий любительский диапазон (обычно 7 МГц), так как на других диапазонах выполненная настройка будет уже недействительной.

Последовательность настройки следующая:

- подключить к выходу калибратора внешний резистор 50 Ом, который будет иммитировать входное сопротивление трансивера (перемычка "1мВ" на плате калибратора должна отсутствовать);
- подключить прогретый не менее 1 часа ВЧ-милливольтметр через конденсатор к коллектору транзистора (можно подключить через уже имеющийся на плате конденсатор 0,1мк);
- измерить и записать на бумаге величину ВЧ-напряжения, которая должна быть в районе 1мВ (плюс/минус лапоть);

Здесь следует остановиться и пояснить процесс измерения. Не всякий ВЧ-вольтметр способен показать 1мВ. Милливольтметр В3-56, имеющий  предельный частотный диапазон 15 мГц, на пределе 3мВ показал 1,1мВ. При этом калибратор был соединён с прибором кабелем длиной несколько сантиметров. Длинный кабель вносит фазовые искажения в кварцевый генератор калибратора, что приводит в моём случае к завышению показаний. Был опробован также выносной пробник 1:10, с которым прибор, установленный на предел 1мВ, показал также 1,1мВ, но точность считывания показания конечно значительно хуже.

calibrator_s_tune.gif

- определить какое сопротивление должен иметь резистор "Rнастр." для получения выходного напряжения 50 мкВ по формуле:
Rнастр. = (Uизм. / 1,98) - 25,25;
где Uизм. это измеренное ВЧ-напряжение, выраженное в МИКРОВОЛЬТАХ (напомню, 1 мВ = 1000 мкВ);
величина 25,25 это параллельное соединение двух резисторов - 51 Ом на плате и внешнего 50 Ом;
- припаять резистор вычисленного номинала (первоначально точность номинала не важна);
- снова измерить ВЧ-напряжение на коллекторе транзистора и если оно заметно изменилось, то повторить процедуру вычисления значения резистора "Rнастр.";
- окончательно припаять точный 1%-резистор по итогу подбора.