Od pewnego czasu interesują mnie mierniki wektorowe impedancji, których implementacją są również mierniki antenowe. Docelowo chciałbym zbudować niezależny (od PC) miernik impedancji z własnym wyświetlaczem gdzie można byłoby obserwować impedancję na wykresie Smitha oraz oczywiście w klasyczny sposób w formie danych liczbowych z podaniem składowej rzeczywistej i urojonej impedancji w modelu szeregowym i równoległym a także z przelicznikiem na WFS.
Większość mierników bazuje na pomiarze napięć w układzie szeregowego połączenia rezystancji charakterystycznej (z reguły 50 omów) oraz mierzonej impedancji tak jak, w najszerzej znanym, mierniku VK5JST. Na "rozgrzewkę" do pomiaru zamierzam wykorzystać znaną już konstrukcję
Tiny DDS-bis oraz pomysł na pomiar zawarty między innymi w konstrukcji VK5JST, Pomiar na razie nie będzie miał planowanej, zaawansowanej formy graficznej ale pomoże zgromadzić doświadczenie na wykonanie wersji docelowej.
Na rysunku pokazałem teoretyczne podstawy pomiaru oraz praktyczna wersję głowicy pomiarowej. Zachęcam do dyskusji na temat metody pomiarowej bo kwestionuję wymaganie na stałość amplitudy napięcia z generatora pomiarowego. Takie wymaganie wymusza zastosowanie wzmacniacza z pętlą ALC co istotnie komplikuje konstrukcję miernika. Do pomiaru napięć w głowicy pomiarowej użyte są parowane diody germanowe w układzie z linearyzacją charaktrystyki. Na kolejnym rysunku pokazałem zmierzone w tej głowicy charakterystyki zastosowanych detektórów w dwóch zakresach: od 0 do 1V oraz od 0 do 10V napięcia międzyszczytowego.
Okazuje się, że liniowość detektorów jest na tyle dobra, że nie ma potrzeby aby stabilizować napięcie z generatora tym bardziej, że pomiar dla każdej częstotliwości jest oderwany od pomiaru dla innych częstotliwości. Oczywiście, im większe napięcie pomiarowe (w granicach pracy przetworników AC) tym lepiej ale wydaje się, że nie ma potrzeby silnej stabilizacji tego napięcia.
Sam pomysł miernika w pierwszej fazie polega na połączeniu pokazanej głowicy z generatorem Tiny DDS-bis aby układ z jednej strony dostarczał sygnału pomiarowego i z drugiej strony mierzył napięcia z głowicy, przeliczał i pokazywał wynik na wyświetlaczu generatora. Ze względu na małą "pojemność" wyświetlacza pełne wyniki można byłoby obejrzeć na kilku przełączanych ekranach (impedancja, składowe rzeczywista i urojona szeregowa i równoległa, WFS, równoważna pojemność lub indukcyjność). Na kolejnym zdjęciu pokazałem zmontowaną głowicę pomiarową dołączoną do Tiny DDS-bis gdzie na wyświetlaczu w dolnym wierszu widać częstotliwośc pomiarową a w górnym policzone kolejno: składową rzeczywistą i urojoną mierzonej impedancji i na końcu jej moduł.
Układ Tiny DDS-bis ma oczywiście zmodyfikowany program oraz nieznacznie hardware (brakowało mi trzeciego kanału pomiarowego A/C) co postaram się opisać wkrótce. Głowica pomiarowa dołączona będzie mechanicznie do Tiny DDS-bis "na kanapkę" z gniazdem pomiarowym BNC więc całość będzie dość zwarta i nadająca się wprost do zamknięcia w obudowie.
Za pomocą pokazanego układu pomiarowego zrobiłem pomiar mojej anteny W3DZZ w pasmie 3.5-3.7MHz.
Na wykresie z lewej strony pokazałem jak zmieniają się: moduł impedancji oraz jej składowe rzeczywista i urojona w pasmie a na wykresie z prawej przeliczenie tych pomiarów na WFS. Widać, że antena stroi najlepiej na częstotliwości 3.56MHz (na tej częstotliwości ma impedancję najbardziej zbliżoną do 50 omów).
Dla porównania załączam pomiar WFS-u anteny wykonany za pomocą miernika NA01 w tym samym paśmie.
Tu minimum występuje dla częstotliwości ok. 3.55MHz a charakter zmienności WFS-u jest dość istotnie zbliżony.
Reasumując, uważam wykonane próby za zachęcające do kontynuowania projektu w ramach którego powstanie płytka drukowana głowicy pomairowej do pomairów anten (wektorowych), odpowiednie oprogramowanie Tiny DDS-bis oraz opiszę jak to wszystko ze sobą połączyć i jak zmodyfikować obecną wersję sprzętową generatora dla potrzeb tego projektu (należy zamienić miejscami dwa piny procesora). Powstanie również nowsza wersja sprzętowa Tiny DDS-bis (projekt płytki) zawierająca niezbędne zmiany.
L.J.
