Digitales SWR-/Powermeter mit PEP-Anzeige

SWR/Powermeter display unit

Gemeinschaftsentwicklung von DG1KPN und DL6GL.

Das auf dieser Website hier und hier und hier beschriebene SWR-/Powermeter mit Dioden-gleichrichtern war ein erster bescheidener Versuch, sich dem Thema zu nähern. Die Zeit war nun doch reif, den Schwächen dieses Ansatzes abzuhelfen.

  1. Begrenzter Dynamikbereich der Dioden,
  2. unzureichende Messung der Peak envelope Power (PEP) bei SSB-Betrieb.

Der begrenzte Dynamikbereich, insbesondere im unteren Teil der Diodenkennlinie, bedingt, dass einiges an HF-Leistung auf die Antenne gegeben werden muss, um noch zuverlässig das SWR messen zu können. Gerade die unteren Bänder sind verstopft genug, sie nicht auch noch durch mitunter langwierige Antennenabstimmungen weiter zuzumüllen.

Die bisherige Messmethode - Spitzengleichrichtung mit Dioden und nachfolgend Mittelung im Microcontroller - lässt eine Bestimmung der Peak envelope Power des mit Sprache modulierten SSB-Signals nicht zu.

Mit der nachfolgend beschriebenen Neukonzeption haben wir erreicht:

  • Wahlfreie Konfiguration der zu messenden Maximalleistung über die Ringkerngröße und den Kopplungsfaktor. Auslegungshilfe in einem Excel-Sheet.
  • Zuverlässige SWR-Messung bis hinunter nach 0dBm (1mW) Eingangsleistung bei einem Mismatch von 1,1:1 mit dem realisierten 50W-Prototyp.
    Bei exakter Anpassung 1,0:1 braucht es 100mW (20dBm) für eine verlässliche SWR-Messung.
  • Richtschärfe (Directivity) des realisierten 50W-Prototyps deutlich besser als 40dB bis 30MHz, bei 50MHz noch 36dB.
  • Auswertung und Anzeige von Peak envelope Power (PEP), wahlweise gemittelter Leistung, und SWR mit einem Arduino NANO.
  • Bis zu vier Koppler können konfiguriert und kalibriert werden, lineare Zweipunktkalibrierung.

Update V3.01 (25.08.2017): Die im Setup festgelegte untere Messgrenze wird nun dazu genutzt, ein TX on/off zu erkennen. Ist der Signalpegel im Forward-Kanal niedriger als die untere Messgrenze, wird TX off erkannt und eine SWR-Messung unterbunden. Dies verhindert eine unsinnige SWR-Messung im RX-Betrieb, wenn insbesondere abends starke Störfrequenzen aufgrund der hohen Empfindlichkeit der AD8307 Log Amps im Reverse-Kanal ein Signal erzeugen. Die untere Messgrenze kann auch innerhalb des kalibrierten Messbereiches bei ungenügender Trägerunterdrückung gesetzt werden. Ich diesem Fall wird die untere Messgrenze für den Reverse-Kanal auf den unteren Kalibrierungspunkt gesetzt.

Referenzen

[1]  http://k6jca.blogspot.de/2015/06/antenna-auto-tuner-design-part-1.html
[2]  http://k6jca.blogspot.de/2015/01/notes-on-directional-couplers-for-hf.html
[3]  www.sm7ucz.se/Meters/Stockton_pwr_meter.pdf
[4]  https://encrypted.google.com/patents/US3426298
[5]  http://www.dl8kdl.de/projekte/elektronik/richtkoppler