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.

<margin>
[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]
</margin>

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 $\unit{\dB}$.

<margin>
| 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]
</margin>

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.

---

<tip>
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.
</tip>

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.