VÝKONOVÉ ATTENUÁTORY Z VLASTNÍHO HAMSHACKU

Měřit výkon v radioamatérské praxi co nejjednodušším způsobem je v použití logaritmického detektoru se sadou attenuátorů. Průmyslové útlumové články pro měření vysokých výkonů jsou poměrně drahé. Navíc je pro měření výkonu často zapotřebí mít několik attenuátorů zapojených do série. Kromě dostupného zdroje AliExpress je u některých attenuátorů nutné připojit zdroj signálu striktně na konkrétní vstup. Je pravda, že prodejci obvykle neoznámí, že attenuátor je jednosměrný; Možná z toho důvodu, že to tak prostě není,vím o tom. TakovýATT lze snadno zničit, protože se skládá z výkonného přírubového attenuátoru na vstupu a méně výkonného výstupního attenuátor. Dejte si na to pozor! Po získání zkušenosti s použitím ne nejdražšího attenuátoru s výkonem 50 wattů, který jsem při měření zničil a s následnými opravami, jsem se rozhodl, že je nutné vyrobit si vlastní ATT kit pro měření výkonu až 200 W a kmitočtu až 2400 MHz.

Zde je přibližný výpočet některých hlavních nákladů na našem trhu: 1. Koupil jsem měděné desky o tloušťce 10 mm na Avito v ceně cca 2€ za kus spolu s úhledným řezem na velikost. 2. Přírubové atenuátory 3, 6 a 30 dB. Stálo to přibližně 15€. 3. Radiátory, dva hliníkové a jeden  měděný, jsem koupil za méně než 10€. Pro srovnání: náklady na jeden ATT na AliExpress s kapacitou 100 wattů. - průměrně 70€ a značkové-od 150€. Na internetu existuje mnoho  příkladů spojovacích přírubových útlumů, ale často nejsou k nalezení. Pro správnou funkci je třeba zajistit pečlivé přizpůsobení 50 Ohm vedení připojeného k attenuátoru. A běžné připojení otevřenými vodiči o délce několika milimetrů vám způsobí frustrace, když uvidíte  SWR už na 900 MHz.
 

Obr 2.

Pro připojení ATT k N-konektoru jsem proto použil proužky mikropáskového vedení z oboustranného sklolaminátu o tloušťce 2 mm. Šířka pásků byla zvolena experimentálně (přibližně 3,9 - 4,1 mm v závislosti na tlouštce a hodnotě dielektrické konstanty materiálu).


Na obrázku je příklad provedení 3 dB ATT.

Obr.3

Konstrukci útlumu 3 dB jsem dělal už na základě zkušenosti se zhotovením ATT na 6 a 30 dB. Proto vše dopadlo docela úspěšně.

Graf SWR tohoto ATT je znázorněn na obr. 2


S dalšími ATT bylo třeba si pohrát. Musel jsem opilovat vedení a pak ho připájet a poté tento postup opakovat znovu, když se ukázalo, že jsem ho opiloval moc. Takže znovu Přehnal jsem to, nemohl jsem přijít na to, jak přesně zvolit šířku. Řešení se ukázalo jako velmi jednoduché: jemné doladění lze provést pomocí pohyblivé hliníkové desky krytu, (obr. 3). To je pečlivý úkol. Jestliže Můžete také přilepit přes proužek  fóliovaného skleněného vlákna dielektrikum, které sníží impedanci vedení. Pokud nepotřebujete mít přijatelnou hodnotu VSWR pro frekvence do 2400 – 3000 MHz, můžete se také zastavit na nějaké hodnotě, například 1300 MHz. Rozhodl jsem se odolat estetickým úvahám a získat hodnotu SWR ne horší než 1,2 pro ćelé deklarované kmitočtové pásmo použitých páskových attenuátorů. Aby ATT fungoval správně, je nutné jeho připojení nakonfigurovat tak, aby graf na frekvenci s nízkou hodnotou VSWR byl stejný, když byl vstupní signál připojen jak na jedné, tak i na druhé straně. Na horní straně tlumiče příruby a vedení mezi konektory je namontován na míru zhotovený hliníkový „kanál“ 10 mm., (obr. 4). Poskytuje vlnovou impedanci 50 ohmů. Chrání strukturu mikropásků, omezuje vyzařování ze zařízení a fixuje desky Konstrukce attenuátoru musí být pevně přišroubována šrouby. Proužky vedení by měly být být připájeny, nebo přilepeny. Všechny povrchy by měly být pevně přitlačeny, aby se zabránilo nedefinovaným elektrickým kontaktům. V opačném případě bude graf měření  nestabilní a bude "plavat". Pro spolehlivá měření výkonu je důležité věnovat pozornost hodnotě SWR attenuátoru v požadovaném kmitočtovém rozsahu. Obvykle výrobci kvalitních okonektorovaných attenuátorů pro frekvence do 3 GHz. vykazují SWR nejvýše 1,2. S vyšší hodnotou se chyba měření výrazně zhoršuje. Ale pro získání spolehlivých výsledků měření výkonů to není kvůli VSWR snadné, a to ani s pomocí značkových profesionálních a drahých útlumů.

Obr.4 

Například při použití amatérského rádiového zařízení LiteVNA získáte docela "krásná" měření až do 6 GHz. s běžnými ATT SMA a miniaturními zátěžemi. Pokud jsou ale do vedení přidány komerční adaptéry typu N, hodnota VSWR se zhoršuje, zvyšují se minima a maxima SWR ve frekvenční funkci, což indikuje nehomogenitu na vedení. Běžné adaptéry SMA/N fungují s bídou do 3GHz.

Tento jev je způsoben skutečností, že se mění prostředí pro šíření elektromagnetického pole energie, např. průměry centrálního vodiče a stínění vedení. V technické terminologii literatura hovoří o "kroku", kdy vlnový odpor dvou grafů jsou stejné, ale mají různé fyzikální parametry. Samozřejmě, že všechna tato uvažování jsou zásadně důležité pro frekvence nad 432 MHz. A čím vyšší je frekvence, tím tvrdší bude dopad z takového "odrazového můstku", pokud nebudeme respektovat fyziku.

Standardní konektor SMA zařízení LiteVNA je z výše uvedených důvodů špatný, pokud ho spojíme s N-konektorem přes běžný komerční adaptér. K měření proto používám SMA-N konektorový přechod  vyrobený ze silnějšího kabelu RG-402.

Na fotografiích obr. 5 a 6 grafů je měření VSWR pro útlumy 6 a 30 dB. v rozsahu 10 – 3000 MHz.

Obr.5

Obr.6a
 

Obr 6b.
 

Obr.7.

Útlum 3 dB  umožňuje měřit výkon až 200 wattů v případě nutné potřeby. Je možné vyrobit ATT 1 dB, který "převezme" o něco více než 25% výkonu. Jinými slovy, se vstupním výkonem 400 wattů lze rozptýlit do tepla 100 wattů a výkon ATT 1 dB. Na výstupu zůstane 300 wattů.

Ostatní attenuátory jsou určeny pro krátkodobý provoz na několik sekund, nezbytných k provedení měření. Pro delší výkon je design chladičů nedostatečný a bylo by zapotřebí použít aktivní chladicí ventilátory.

Doufám, že moje zkušenosti budou užitečné pro radioamatéry při konstrukci takových zařízení.

25. 11. 2023

Vladimir Děmidov  R3GS
73!