50ohm-contents-dl/contents/sections/sandarmatningar.md

Viktiga mätningar på sändare för radioamatören är mätning av uteffekt på sändare eller mätning av HF-spänningar i HF-kopplingsdelar. Vid mätning av sändarens uteffekt måste sändaren avslutas med en definierad impedans som passar sändarens utimpedans. I amatörradio är den vanliga impedansen (sändarens avslutning) \qty{50}{\ohm}. Avslutningen kan också ingå direkt i mätkopplingen, men det är bara meningsfullt vid små effekter.

HF-spänningar mäts med en HF-probe via diodlikriktning och efterföljande utjämning av den uppkomna likspänningen med en kondensator. Figur [ref:hf_messkopf_0] visar principen för en HF-probe med enkel likriktning och utjämning av likspänningen. HF-spänningen avslutas impedansriktigt med ett motstånd (eller en kombination av motstånd) vid ingången. Därefter sker likriktningen med en diod, vars utspänning beräknas som toppvärdet minus diodens framspänning (forward-spänning) och buffras i den efterföljande kondensatorn. Figur [ref:hf_messkopf_1] visar en hemmabyggd HF-probe och figur [ref:hf_messkopf_2] det tillhörande kopplingsschemat.

[picture:576:hf_messkopf_0:Principen för en HF-probe med enkel likriktning och utjämning av likspänningen] [photo:338:hf_messkopf_1:Hemmabyggd HF-probe] [photo:339:hf_messkopf_2:Kopplingsschema för HF-proben]

Vid högre HF-effekter måste en tillräckligt belastbar dämpsats kopplas före, som tar upp en stor del av den sändareffekt som ska mätas. Dämpsatsen måste beaktas vid beräkningen av effekten.

---

För en så exakt mätning som möjligt av HF-spänningar och -effekter måste den använda mätkopplingen först kalibreras. Då matas kända referenssignaler in och avvikelsen mellan verkligt och uppmätt värde bestäms. Av avvikelserna kan frekvens- och nivåberoende korrektionsvärden tas fram och till exempel sparas i en tabell som i [ref:a_frequenzgang_messwerte].

Vid en senare mätning korrigeras det visade mätvärdet med motsvarande korrektionsvärde. Om mätvärdena anges i \unit{\dBm} kan till exempel den avvikelse som bestämdes vid kalibreringen för motsvarande frekvens läggas till mätvärdet som korrektionsvärde i \unit{\dB}.

| c: Frekvens i MHz | c: Sändnivå $\qty{-40}{\dBm}$ | c: Sändnivå $\qty{-20}{\dBm}$ | | 10 | $\qty{-40,24}{\dBm}$ | $\qty{-20}{\dBm}$ | | 50 | $\qty{-40,24}{\dBm}$ | $\qty{-20}{\dBm}$ | | 100 | $\qty{-40,26}{\dBm}$ | $\qty{-20,12}{\dBm}$ | | 200 | $\qty{-40,26}{\dBm}$ | $\qty{-20,2}{\dBm}$ | | 300 | $\qty{-40,51}{\dBm}$ | $\qty{-20,32}{\dBm}$ | | 400 | $\qty{-40,46}{\dBm}$ | $\qty{-20,28}{\dBm}$ | | 500 | $\qty{-40,84}{\dBm}$ | $\qty{-20,64}{\dBm}$ | | 600 | $\qty{-40,7}{\dBm}$ | $\qty{-20,41}{\dBm}$ | | 700 | $\qty{-40,7}{\dBm}$ | $\qty{-20,53}{\dBm}$ | | 800 | $\qty{-40,8}{\dBm}$ | $\qty{-20,55}{\dBm}$ | | 900 | $\qty{-40,37}{\dBm}$ | $\qty{-20,2}{\dBm}$ | | 1000 | $\qty{-40,33}{\dBm}$ | $\qty{-20,09}{\dBm}$ | | 1100 | $\qty{-40,12}{\dBm}$ | $\qty{-19,85}{\dBm}$ | | 1200 | $\qty{-39,94}{\dBm}$ | $\qty{-19,62}{\dBm}$ | | 1300 | $\qty{-39,69}{\dBm}$ | $\qty{-19,49}{\dBm}$ | | 1400 | $\qty{-40,18}{\dBm}$ | $\qty{-19,79}{\dBm}$ | | 1500 | $\qty{-40,13}{\dBm}$ | $\qty{-19,97}{\dBm}$ | | 1600 | $\qty{-40,95}{\dBm}$ | $\qty{-20,62}{\dBm}$ | | 1700 | $\qty{-41,55}{\dBm}$ | $\qty{-21,64}{\dBm}$ | | 1800 | $\qty{-41,47}{\dBm}$ | $\qty{-20,92}{\dBm}$ | | 1900 | $\qty{-43,1}{\dBm}$ | $\qty{-23,27}{\dBm}$ | | 2000 | $\qty{-42,34}{\dBm}$ | $\qty{-21,89}{\dBm}$ | [table:a_frequenzgang_messwerte:Uppmätta nivåer som funktion av frekvensen för den hemmabyggda HF-proben]

Låt oss nu titta närmare på beräkningen av kopplingarna. Hos HF-prober med bara en diod kan man vid mätutgången mäta toppspänningen hos den tillförda HF-spänningen minus framspänningen hos den använda dioden och minus eventuell föregående spänningsdelare. En HF-probe med enkel likriktning och efterföljande utjämning beräknas på följande sätt:

HF-insignalen avslutas impedansriktigt av motståndet (eller kombinationen av enskilda motstånd) vid ingången. I den visade kopplingen (jämför figur [ref:hf_messkopf_0]) halveras HF-spänningen av den efterföljande spänningsdelaren (som också är impedansbestämmande). Därefter sker toppvärdeslikriktningen med en diod, vars utspänning beräknas som toppvärdet minus diodens framspänning och buffras i den efterföljande kondensatorn.

---

Vid alla kopplingar med HF-mätprober kan man generellt utgå från att ingångsresistansen är $\qty{50}{\ohm}$. Du behöver inte räkna om det igen, utan kan hoppa över det steget.

Omvänt kan man utifrån den uppmätta likspänningen beräkna den effekt som tillförts kopplingen. Testa om du kommer fram till lösningen!

Förutom HF-prober med bara en diod finns kopplingar med två dioder. Deras fördel är att både den positiva och den negativa toppen av HF-signalen registreras. Därmed finns vid utgången en ungefär dubbelt så stor mätspänning som vid enkel toppvärdeslikriktning. Det är särskilt användbart när små HF-spänningar ska registreras med en efterföljande likspänningsmätare.

Den positiva och den negativa toppen av HF-signalen registreras separat och lagras i kondensatorer. De båda spänningarna adderas vid utgången. I idealfallet motsvarar utspänningen därmed topp-till-topp-spänningen hos HF-signalen:

U_\mathrm{A} \approx U_\mathrm{SS} = 2\hat U

I den verkliga kopplingen måste dessutom de två dioderna framspänningar beaktas. Approximativt gäller därför:

U_\mathrm{A} \approx 2\hat U - 2U_\mathrm{F}

Om man vill gå från den uppmätta utspänningen tillbaka till HF-spänningen får man:

\hat{U} \approx \frac{U_\mathrm{A}+2U_\mathrm{F}}{2}

Av toppvärdet kan man sedan beräkna effektivvärdet och därifrån, vid känd resistans, HF-effekten.

För att visa att en sändare strålar ut effekt via sin antenn kan en fältstyrkeindikator användas. Då leds den mottagna HF:en via en mätantenn till dioden och likriktas av dioden. Därefter leds den likriktade spänningen via HF-drosslar till en kondensator som buffrar den likriktade spänningen. Visningen sker med ett känsligt strömmätinstrument. Ju större visarutslaget är, desto högre är den HF-fältstyrka som mäts vid antennen. För att kunna göra exakta mätningar måste både mätantennen och fältstyrkemätaren kalibreras.