VF Wattmetr pro VKV soutěžní provoz se špičkovým detektorem pro měření PEP.

Jak již bylo uvedeno zde, wattmetr se špičkovým detektorem je jedním ze základních přístrojů vybavení špičkové VKV stanice. Pomáhá udržet PA v lineárním režimu, informuje o skutečném špičkovém výkonu stanice a přitom zbytečně neunavuje operátora.

V naší klubovní stanici OK2KKW takový wattmetr v několika exemplářích používáme již dlouhá léta. Takový wattmetr má vedle nesporných výhod ale také jednu nevýhodu - ke své funkci potřebuje externí napájení. My k tomu účelu používáme malý "kalkulačkový" zdroj do zásuvky, který dává cca 24 V a proud max 200 mA, což pro funkci wattmetru bohatě stačí. Výhodou externího napájení je mimo jiné také to, že při použití stejnosměrného zesilovače nejsou diody detektoru zatěžovány proudem, který potřebuje měřicí ručkový přístroj, tyto detektory se Schottky diodami tedy pracují do vysoké impedance, a proto je možno stupnice ručkového měřidla ocejchovat poměrně přesně i pro dva výkonové stupně v poměru 1/10 - například do 80 a do 800 W, aniž by to mělo výrazný vliv na průběh stupnice  (pozn: wattmetr na obrázku s ručkou "na doraz" má stupnici jen do 300 W).

Schema zapojení wattmetru je uvedeno zde.

Poznámky ke konstrukci:

Tento návod neřeší konstrukci směrové odbočnice, protože ačkoliv naše wattmetry jsou vybaveny poměrně precizními koaxiálními odbočnicemi, nejsou tyto odbočnice pro amatérské použití příliš vhodné, protože jejich výroba je v amatérských podmínkách realizovatelná jen obtížně a navíc jsme poměrně netypicky "zavedeni" na impedanci 75 Ohm. Spokojíme se tedy alespoň s popisem toho, co by směrová odbočnice měla splňovat:

Především by měřicí směrová odbočnice měla mít charakteristickou impedanci, která odpovídá co nejlépe vaší impedanci kabelů a antén. Směrové vazby by měly mít na pracovním kmitočtu směrovost alespoň 30 dB - tedy pokud připojíme směrovou odbočnici ke skutečně dobré zátěži s naprosto přesnou reálnou impedancí, VF napětí na směrové vazbě, která detekuje průchozí směr, by měla být vyšší alespoň o 30 dB oproti druhé směrové vazbě, která detekuje odražený výkon. Pokud je vše v pořádku, směrovou odbočnici k zátěži zapojíme obráceně - měření v dopředném směru by mělo mít odchylku pod 1 dB a směrovost by se neměla lišit o více, než 2 dB. Malé odchylky můžeme eliminovat malou změnou polohy směrové vazby, nebo zakončovacího odporu směrové vazby. Zakončovací odpor směrové vazby by měl být pochopitelně bezindukční a měl by snášet ztrátový výkon alespoň 0,25 W.

Tento test je vhodný pro směrovou odbočnici s VF výstupy a měření pomocí spektrálního analyzátoru. Nemáme-li takovou odbočnici a detekční diody jsou vestavěny přímo do mechaniky směrové odbočnice, měříme usměrněné napětí, které by se mělo při zkoušce pomocí precizní zátěže mezi vazbou dopředného a zpětného směru lišit alespoň 30 x .

Dalším  důležitým parametrem směrové odbočnice je vazební útlum. Pamatujme, že čím menší vazební útlum odbočnice, tím menší bude maximální VF výkon, který můžeme wattmetrem změřit. Limit výkonu je dán výkonem, který se musí ztratit v zakončovacím odporu směrové vazby, takže například pro měření výkonu do 750 W na 432 MHz vyhoví opravdu jen vysoce profesionální odbočnice. Dalším limitem je maximální stejnosměrné napětí, které se objeví na detekční diodě - detekční Schottky diody s velmi malou kapacitou většinou nemají vysoké závěrné napětí a maximální rozkmit se také musí zpracovat v následujících obvodech wattmetru, přičemž jako limit se obvykle volí napětí okolo 10 až 15 V při nejvyšším provozním kmitočtu a průchozím výkonu.

Je třeba říci, že tyto požadavky většinou zcela vylučují použití komerčních směrových odbočnic na plošném spoji, které se prodávají jako součást tzv. "profi" wattmetrů pro CB a radioamatéry.

A nyní již konkrétně k použitému zapojení:  jako detekční diody směrových odbočnic jsou v našem případě použity inkurantní KAS 31 z Tesly Piešťany, ale stejně dobře vyhoví i jiné (KAS34, HP5082-2800, BAR28 apod.) detekční Schottky diody pro kmitočty několika GHz se závěrným napětím alespoň  20 V. Na nejvyšším rozsahu měření a nejvyšším výkonu nesmí být na výstupu detekční diody ss napětí větší, než cca 12 V. Stejnosměrný zesilovač wattmetru je osazen vhodným dvojitým operačním zesilovačem s FETovými vstupy, např.  LM 072 (TL072). Operační zesilovač je napájen ze zdroje s "plovoucí" zemí, takže záporný pól napájení má oproti VF zemi potenciál okolo - 2.5 V a kladný pól je napájen ze zdroje + 15 V. Obě tato napájecí napětí jsou pochopitelně stabilizována.  Na výstupu prvního operačního zesilovače je zapojen špičkový detektor se Schottky diodami a dvěma odlišnými vybíjecími časovými konstantami, takže  při SSB provozu a zapnuté charakteritice "PEP" ručička  měřicího přístroje téměř "stojí" na hodnotě špičkového výkonu po dobu cca 1 vteřiny a teprve potom (po skončení vysílané relace) se začne obvod přes křemíkovou diodu KA 206 vybíjet pomocí časové konstanty odporu 1M2 a kondenzátorů 4M7 a 6M8. Přitom však tento špičkový detektor nezesiluje, takže na jeho výstupu je ss napětí stejné, jako je špičkové ss napětí modulační obalky na jeho vstupu. Druhý operační zesilovač s přídavným tranzistorovým emitorovým sledovačem plní pouze funkci ss napěťového sledovače s velmi vysokou vstupní impedancí. Ostatní součásti zapojení wattmetru jsou běžné a není potřebovat je blíže popisovat. Elektronika wattmetru je postavena na "univerzální" desce s plošnými spoji. Jako ručkové měřidlo použijeme deprézský systém s proudem do 100 µA pro plnou výchylku. Parametry mechanického tlumení ručkového měřidla nejsou s ohledem na funkci špičkového wattmetru důležité.

Vzor stupnice měřicího přístroje je zde (pro ručkové měřidlo MP 80). Motiv stupnice vytiskněte ve vhodném grafickém programu (např. MS Photo editor) na bílou papírovou samolepicí etiketu, kterou je možné koupit v papírnictví tak, aby šířka motivu stupnice odpovídala mechanickým rozměrům stupnice vašeho ručkového měřidla MP80 (74mm). Obrázek stupnice potom nalepte na štítek stupnice měřicího přístroje.

Pokud se chcete k této konstrukci vyjádřit, učiňte tak prosím zde.  

73! de OK1VPZ

PS: Novější upgrade (2005) této konstrukce najdete zde.