Das mW-Meter ist ein reines Amateurprojekt.
Ich habe ein kleines Wattmeter konstruiert und möchte das vorstellen. Da mir die Powermeter mit Messkopf zu teuer sind, musste eine Eigenkonstruktion her. Ich kann zwar mit dem NWT01 vom Funkamateur die Leistung messen, aber das ist mir zu ungenau. Als erstes habe ich mir Gedanken gemacht, welcher Messkopf zum Einsatz kommen soll. Um flexibel zu sein, habe ich die Möglichkeit vorgesehen, den Messkopf austauschbar zu machen. Als erstes habe ich einen Messkopf mit dem IC von Analog Devices AD8362 zusammengebaut und angeschlossen. Diesen Messkopf hat auch DL1ALT in seinem Wattmeter verwendet. Ich habe den AD8362 etwas anders beschaltet, um so besser die RMS / PEP Auswertung in den Griff zu bekommen. Die RMS und PEP Auswertung wird mit getrennten OPVs gemacht und das Ergebnis 2 speraten A/D Eingängen (10Bit) zugefuehrt. Nur so kann ich beides zur gleichen zeit darstellen. Um die Wandlerbreite des ADC (10Bit) zu erhöhen, besteht eine Messung aus 32 Einzelmessungen, die aufaddiert werden. So ist es möglich die Wandlergenauigkeit zu verbessern. Der ADC im PIC wird mit einer genauen Referenzspannungsquelle betrieben um äußere Einflüsse wie z.B. Temperatur gering zu halten. Eine akustische Pegelauswertung ist auch möglich. Je nach Pegel ändert sich die Tonhöhe. Eine weitere Funktion ist das automatische Aufzeichnen von Messungen. Es besteht die Möglichkeit über mehrere Stunden alle paar Sekunden Messwerte abzuspeichern. Diese Funktion brauche ich, wenn ich das Messgerät als Feldstärkemesser betreiben will. Ich stelle das Wattmeter in meinen Garten, mache meine Antennentunerversuche und schaue mir dan in aller Ruhe im die Messergebnisse an. Entweder direkt am Wattmeter oder auch am PC, denn das Wattmeter hat auch eine USB-Schnittstelle. Dazu habe ich Software für Linux und Windows geschrieben. Siehe unten.
Ein paar Bilder des Projektes
Das fertige Messgerät ist hier zu sehen. Oben ist der 2. Messkopf mit dem AD8307 und der Splitter mit Widerständen zu sehen. Der andere Meßkopf mit dem AD8362 befindet sich im Meßgeräteschacht. Der Splitter verzweigt das Meßsignal mit genau 6dB Dämpfung auf das Wattmeter und dem Meßeingang des PMSDR, den ich zum Messen des IM3 verwende. Zur Zeit wird ein Zweitonsignal mit den hier sichtbaren Pegel eingespeist und vom Wattmeter der Pegel angezeigt.
Einige Ansichten des LCD-Displays. Unten die PC-SW für das mWattmeter.
Hier das Auslesen der Daten des Speichers.
Erster Versuchsaufbau mit Messkopf AD8362
Das Wattmeter ist hier fast fertig. Angeschlossen ist ein kleiner Kalibriergenerator 0dBm. Diesen Kalibriergenerator stelle ich in diesem Beitrag auch noch vor.
Hier ist der Messkopf mit dem AD8362 zu sehen. Am Eingang ist ein kleines Dämpfungsglied etwa 3dB um den Messbereich auf etwa +5dBm zu erhöhen. Messbereich des Messkopfes von -35dBm bis +5dBm und 1MHz bis 1GHz (2,7GHz). Mit dem DIP-Schalter wird die Nummer des Messkopfes eingestellt. Das Wattmeter kann bis zu 14 verschieden Messköpfe automatisch verwalten. Wenn ein anderer Messkopf angeschlossen wird, werden automatisch dessen Kalibrierwerte nachgeladen, je nach eingestellter Nummer. Der DIP-Schalter kann auch weggelassen werden und die Messkopfnummer wird mit kleinen Lötbrücken festgelegt.
Ansicht der LCD mit Signal vom Kalibriergenerator. Das Wattmeter habe ich vorher mit einem R&S Synthesizer Generator kalibriert. Wie genau der geht weiss ich nicht.
Hier wurde ein Zweitonsignal von etwa -2dBm eingespeisst. Der Unterschied zwischen AVG/RMS und PEP beträgt bei einem Zweitonsignal theoretisch 6dB hier sind es 5,14dB. Bei einem Zweitonsignal ensteht im Maximum der Hüllkurve die 4-fache HF-Leistung. Es war mit wichtig im mW-Meter diese unterschiedlichen Pegel darzustellen.
Ansicht von der Seite in das Chassis. Die Messköpfe werden in ein Aluvierkant eingeführt und mit einer Schraube fixiert.
Der Messkopf mit dem AD8307. Am Eingang ist ein Anpassnetzwerk nach OZ2CPU die den Messbereich auf +30dBm (1W) erhöht und gleichzeitig eine Frequenzgangentzerrung beinhaltet. Dieser Messkopf geht nur bis etwa 440 MHz und ist auch nicht so genau wie der Messkopf mit dem AD8362. Die Beschaltung habe ich mir von OZ2CPU abgeschaut.
Leiterplatten Zusammenfassung
lp_gem1_bottom_zweiseitig.pdf Zusammenfassung aller doppelseitigen Leiterplatten. Oberseite ist voll Kupfer und dient als Masse. Leiterzüge sind auf der Unterseite. [Grundgerät; Kalibriergenerator; Messkopf mit AD8307; Messkopf mit AD8362; NF-Messkopf mit AD8307]
lp_gem2_bottom_einseitig.pdf Zusammenfassung aller einseitigen Leiterplatten. Die Leiterzüge sind auf der Unterseite. [Netzteil; Tasten; Auswahlpoti; Messkopfstecker]
Dokumente für das Grundgerät
mwattmeter_v2.pdf Die Beschreibung des Projektes mit Firmware 2.xx.
History History der Firmware des mWatt-Meters
Firmware 2.xx mit Gleitpunktarithmetik
mc_v2_03_1.hex Die HEX-Datei deutsch für den PIC18F4520. Version V2.03 (Hochgeladen 03.04.20)
mc_v2_03_2.hex Die HEX-Datei englisch für den PIC18F4520. Version V2.03 (Hochgeladen 03.04.20)
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Wichtig!!! Reihenfolge der FW-Hochrüstung:
- "Eeprom Sichern" im Menue aktivieren;
- neu FW in den PIC brennen;
- "Eeprom Restaurieren" im Menue aktivieren;
- Fertig; Alle Kalibrierungen und Einstellungen sind wieder vorhanden!!
PC-Software für die Firmware 2.xx
lmwatt_V_2.00.tar.gz Linuxsoftware zum Selbstkompilieren. Das ist ein QT4 Projekt. Also zuerst „qmake” bzw. „qmake-qt4” und anschließend „make”.
setup_lmwatt_v2_00.zip Windowssoftware Setup
mc_schaltung.pdf Schaltbild des Wattmeters mit LCD-Anzeige und PIC.
mc_best_bottom1.pdf Bestückungsansicht von unten.
mc_best_bottom2.pdf Bestückungsansicht 2 von unten.
mc_best_top.pdf Bestückungsansicht von oben.
mc_lp_bottom_zweiseitig.pdf Leiterplatte BOTTOM von unten. Die Oberseite wird als Masse benutzt.
netzteil_schaltung.pdf Schaltbild des Netzteiles.
mkstecker_schaltung.pdf Schaltbild Stecker für den Messkopf.
mc_werte.xls Bauelementeliste MC Grundgerät.
netzteil_werte.xls Bauelementeliste Netzteil und Diverses.
Dokumente für den Messkopf mit AD8362
Messbereich: 1MHz bis 900MHz[2,7GHz]; -40dBm bis +5dBm; Mit der Codierung 0 sind Kalibrierdaten als default programmiert.
mk_ad8362_schaltung.pdf Schaltbild des Messkopfes mit AD8362.
mk_ad8362_best_top.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht1.
mk_ad8362_best_top1.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht2.
mk_ad8362_lp_top_zweiseitig.pdf Leiterplatte TOP. Alle Leiterzüge sind oben. Die untere Kupferseite ist voll Masse. Alle Beuelemente werden auf der Leiterzugseite aufgelötet, auch der Stecker.
mk_ad8362_werte.xls Bauelementeliste
Dokumente für den Messkopf mit AD8307
Messbereich: 20kHz bis 440MHz; -50dBm bis +30dBm; Mit der Codierung 1 sind Kalibrierdaten als default programmiert.
mk_ad8307_schaltung.pdf Schaltbild des Messkopfes mit AD8307.
mk_ad8307_best_top.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht1.
mk_ad8307_best_top1.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht2.
mk_ad8307_lp_top_zweiseitig.pdf Leiterplatte TOP. Alle Leiterzüge sind oben. Die untere Kupferseite ist voll Masse. Alle Beuelemente werden auf der Leiterzugseite aufgelötet, auch der Stecker.
mk_ad8307_werte.xls Bauelementeliste
Dokumente für den NF Audio Messkopf mit AD8307
Messbereich: 20Hz bis 100kHz; -80dBV bis +6dBV; Mit der Codierung 10 sind Kalibrierdaten als default programmiert.
mk_ad8307_nf_schaltung.pdf Schaltbild des Messkopfes mit AD8307.
mk_ad8307_nf_best_top.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht1.
mk_ad8307_nf_best_top1.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben Ansicht2.
mk_ad8307_nf_lp_top_zweiseitig.pdf Leiterplatte TOP. Alle Leiterzüge sind oben. Die untere Kupferseite ist voll Masse. Alle Beuelemente werden auf der Leiterzugseite aufgelötet, auch der Stecker.
mk_ad8307_nf_werte.xls Bauelementeliste
Dokumente für den Kalibriergenerator 0dBm
Die Schaltung und Idee stammt von Thomas Moliére, DL7AV. Ich habe die Schaltung etwas verändert und zusätzlich auf SMD umgestellt. Die Amplitudenkonstanz des Generators ist sehr gut.
Einige OM's hatten Probleme mit der Stabilität der Amplitudenreglung. Teiweise ist auch die Drossel und der Widerstand am Drain durchgebrannt. DL5CN (Andreas) hat die Schaltung etwas modifiziert und eine besser Stabilität erreicht. Es kommt ein anderer OPV zum Einsatz und eine leichte Gegenkopplung. Dadurch entstehen eindeutigen Spannungsverhältnissen am OVP.
callgen_smd2_schaltung.pdf Schaltbild des Kalibriergenerators [NEU].
callgen_smd_best_top.pdf Bestückung der Leiterplatte von oben.
callgen_smd_best2_bottom.pdf Bestückung der Leiterplatte von unten [NEU].
callgen_smd_lp_bottom_zweiseitig.pdf Leiterplatte BOTTOM. Alle Leiterzüge sind unten. Die obere Kupferseite ist voll Masse.
callgen_smd_werte.xls Bauelementeliste