Статистика
Время:
Зарегистрированных: 88144
Последним зарегистрирован: UB9MCQ
Рекорд посещаемости: 12585
Групп пользователей: 4
 Группы:
[Admin] [Cоучастник] [Автор] [Модератор]
 Сейчас на сайте
 Всего: 799
 Гостей: 789
 Анонимных: 0
 Пользователей: 10
 Зарегистрированные:
man_200 samid михмих Vektor21 alex---1967 Сумрачный Гений DLoad **Serzh** dima2ko DAFdriver

> Ватметры и КВС метры. -> Простой измеритель мощности на Arduino 1мГц-10гГц
За перевод теста благодарим ilya-1m


Простой измеритель мощности на Arduino 1мГц-10гГц

image

image

Что это такое
RF Power Meter – -это устройство, которое можно использовать для измерения выходной мощности передатчика.
Почему я его сделал
Я являюсь членом авиамодельного клуба FMS Spaarnwoude неподалеку от Амстердама, и я начал строить и летающие дроны. В настоящее время я владею октокоптером шириной 1 м, и я установил на нем камеру с подвесом для передачи изображения. Но здесь, в Нидерландах, строгие правила. На частоте 5,8 ГГц разрешенная максимальная мощность передатчика – 25 мВт. Этого более чем достаточно, потому что Вам разрешается летать не выше 100 м и Ваш летательный аппарат всегда должен быть зоне видимости. Но, так как я летаю рядом с крупнейшим гражданским аэропортом в Нидерландах - аэропорт Schiphol, я хочу быть уверен, что мой передатчик излучает не больше разрешенной мощности. Мой друг купил измеритель RF мощности от ImmersionRC, но он стоит около 190 евро, что я считаю слишком дорого. Я сказал ему, что я мог бы сам сделать измеритель RF мощности, потратив около 50 евро. На практике оказалось даже меньше.
Как это работает
На самом деле оказалось не так сложно разработать измеритель мощности РЧ. Есть интегральные схемы, которые называются Логарифмические Детекторы, преобразующие измеренную мощность в напряжение. Так что это был всего лишь вопрос поиска правильного логарифмического детектора жур. Я остановился на AD8317 от Analog Devices. Он имеет полосу пропускания от 1МГц до 10 ГГц и динамический диапазон 55дБ. Я использовал базовые схемы, приведенные в Техническом Описании, а также использовал для моего проекта пример трассировки печатной платы, предложенный в Техническом Описании.
Единственный недостаток использования AD8317 в том, что она поставляется в SMD корпусе Ср-8-1. Который, по моему мнению, является весьма необычным корпусом. Размер корпуса всего 3х2 мм и 7 контактов на нижней части корпуса. После запайки 6 из них едва видны, а средний контакт недоступен. Средний контакт соединяется с GND и используется как теплоотвод. Трудно припаять такой корпус паяльником, потому что внешние контакты выступают наружу всего на 0,1 мм и Вам придется использовать увеличительное стекло. Также с паяльником будет невозможно припаять термо-пад, потому что он вообще недоступен. Но я только что закончил строить собственную печь оплавления пасты из тостера за 30-евро и контроллера Zallus (который действительно хорош), поэтому я думал, что не будет никаких проблем с распайкой платы. И проблем не было. То же самое, без проблем, можно сделать с помощью термовоздушной паяльной станции. Только убедитесь, что не используете слишком много паяльной пасты.
Схема
Входной сигнал подается на X2, максимальная мощность входного сигнала составляет около 0 дБм, так что Вам придется использовать аттенюатор, когда мощность превышает 1 мВт. Абсолютный максимум – 12 дБм, но все, что выше, не даст хороших значений. R1 и R2 образуют сопротивление 52.3 Ом и в сочетании с внутренним входным сопротивлением AD8317 это дает входной импеданс 50 Ом в широкой полосе частот. Конденсаторы C1 и C2 блокируют постоянную составляющую и вместе с входным сопротивлением они образуют ФВЧ с частотой среза около 68 кГц. R3 используется для температурной компенсации, и я выбрал его равным 500 Ом, потому что это рекомендуемое значение при измерении 5.8 ГГц, который я, вероятно, использую больше всего. Смотрите таблицу на странице 12 Технического Описания для других значений частот. С3 установлен для создания ФНЧ демодулятора выходного сигнала Vout. Я принял значение по умолчанию 8.2 пФ, потому что я не заинтересован в детектировании. Выходной сигнал AD8317 напрямую подключен к аналоговому входу A0 Arduino Nano. Я выбрал Arduino Nano, потому что это дешево ($ 4), легко и достаточно быстро программировать для наших целей. U1 LM4040 является внешним источником опорного напряжения 2.048 В. Внутренний источник опорного напряжения в Arduino недостаточно точен. 2x16 LCD в 4-битном режиме используется для отображения измеренных значений. 3 кнопки с резисторами подтяжки вниз - R7, R8, R9 установлены, чтобы иметь возможность перемещаться по меню. R5 используется для регулировки контрастности ЖК-дисплея. R6 включен последовательно с подсветкой LCD для ограничения тока. Печатная плата не содержит регулятора напряжения. Регулятор Arduino Nano также используется для питания других компонентов.
Дизайн печатной платы
Я разработал печатную двуслойную печатную плату в Eagle. РЧ часть оттрассирована, как рекомендует Техническое Описание. Я хочу экранировать РЧ часть, для этой цели я сделал разрыв в шелкографии. Но схема также отлично работает без дополнительной защиты. Остальная часть печатной платы разведена по-простому. Печатную плату можно сделать меньше, поместив Arduino и радиочастотные компоненты под дисплей. Но мне нравится размер, как сейчас. Кроме того, легче подключить мини-USB к Arduino для его программирования. Я заказал изготовление печатной платы в seeed studio, это стоило мне всего $14 за 5 печатных плат (это минимальная сумма, которую можно заказать), и я очень доволен качеством.
Программное обеспечение
Программа довольно проста. В основном цикле программы сначала берется 500 выборок, затем вычисляется средняя мощность, пиковая мощность огибающей, минимальная мощность за последние 10 секунд, максимальная мощность за последние 10 секунд и индекс модуляции. Затем эти данные отображаются на дисплее, после чего программа начинает принимать следующие 500 выборок.
Перед чтением рассчитанных значений с дисплея, должны быть выбраны надлежащие затухание и частота. Выбранная частота должна быть вблизи частоты измеряемого сигнала. Выбранная частота может быть 900 МГц, 1.8 ГГц, 2.2 ГГц, 3,6 ГГц, 5,8 ГГц или 8 ГГц. Преобразование измеряемого напряжения с помощью АЦП и фактической мощности в дБм является линейной функцией с наклоном -22 мВ/дБ, но начальная точка функции различна для каждой частоты. Исходные точки этих частот приводятся в Техническом Описании. Можно добавить другие частоты, но Вам придется калибровать устройство от источника, у которого вы знаете, какую мощность он выдает для этой конкретной частоты. Так как у меня нет такого источника, я не могу откалибровать прибор, я взял значения из Технического Описания. Поэтому, я еще не добавил функцию калибровки в ПО.
Также программа даст Вам предупреждение, когда слишком большая мощность подводится к устройству и когда мощность слишком маленькая. Слишком маленькая мощность приведет к большой погрешности, согласно Техническому Описанию. При нажатии кнопки вверх или вниз можно прокручивать меню измерений. Все значения мощности приводятся в дБм и Ватт. Вы можете выбрать частоту и затухание, нажав кнопку ввода в главном окне. При нажатии на кнопку ввода в окнах «мин» или «макс» сбрасывается история 10 сек., которая используется для расчета мин/макс мощности и индекса модуляции.
Аттенюаторы
Я начал с дешевого аттенюатора на 30 дБм с Aliexpress, но я знаю, что он не очень точный. Так что я не знаю точное значение затухания. Я также не знаю его частотные характеристики. Так что я заказал аттенюаторы VAT-20W2+ (20dBm) и VAT-30W2+ (30dBm) от Mini-Circuits. Они приходят по Техническому Описанию, и я добавил эти модели с их характеристиками в ПО. Теперь можно либо выбрать одну из этих моделей, либо установить пользовательское значение затухания. При выборе модели, ПО установит затухание для выбранной частоты в соответствии Техническим Описанием, предоставленным производителем аттенюаторов.

image
image

Обновления
Программное Обеспечение V1.1
Добавлена возможность выбрать предустановленный профиль аттенюаторов Mini-Circuits VAT-20W2+, VAT-30W2+ или пользовательское значение затухания. При выборе одного из двух профилей, правильное затухание выбирается для выбранной частоты.
Теперь точность затухания 0,1 дБм.
Параметры затухания теперь были перенесены в отдельный пункт меню.
Схема / плата
Добавлен диод для защиты от переполюсовки.
Если у Вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста спрашивайте. Я буду рад ответить на них. Вы можете использовать и изменять программное обеспечение по своему усмотрению. Может быть, Вы сможете отправить улучшенный вариант мне или добавить некоторые дополнительные функции. Я был не в состоянии проверить значение модуляции, потому что в настоящее время у меня нет генератора сигнала, который может генерировать сигналы AM. Может быть, кто-то может проверить его и прислать мне результаты. Функция может оказаться бесполезной.


Архив с платами, прошивками.


лепка из мягкой глины Школа Натальи Дубатовой

  banner DIPTRACE - САМЫЙ ЛУЧШИЙ ТАКСИРОВЩИК ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Portal-X