射频功率测量
射频功率测量 是许多无线电爱好者面临的一个主要问题,并取得了不同程度的成功。我决定描述我与多年来发生的测量问题的斗争,并且仍然出现在高频功率测量中。大多数细心的无线电业余爱好者或专业人士都多次遇到过这个问题,所以您已经知道 RF 功率测量 不容易。要正确测量射频功率,我们需要为自己配备合适的测量仪器,稍后我会介绍其中的一些仪器。
##在我触及问题的核心之前,我将用几句话触及一段有些遥远的历史
我构建了一个从头到尾自己设计的收发器,它应该是一个 5 波段 20W 收发器。最后,他只剩下第一个波段80m,用1W灯泡的亮度测得1W的功率。
结论是,在 1990 年 我能够使用先进的设计解决方案设计和构建一个好的收发器,并且我用一个普通的手电筒灯泡测量了这个无线电的功率。今天这似乎不可理解,但后来我别无选择,在我看来,使用锗二极管上的二极管峰值探头对人工负载进行电压测量并不可靠,每种类型的二极管给出不同的整流电压,因此没有可重复性.
V-640 模拟万用表的出现是电子测量的一个里程碑,特别是在无线电工程中,无论是低频电压还是 以及在 使用二极管探头,V-40.25 型, 可以在高达 1 GHz 的范围内测量高达 15V 的有效电压,直流分量不得超过 250V。在测量 100MHz 以上频率范围内的电压时,HF 探头应 通过 V-40.31 测量三通连接到测量点,确保 V-40.25 探头与同轴轨道的无反射连接。
用于测量高频交流电压 大于 15V,应使用 V-40.30 型电容分压器。能够测量非常高的电压,从而测量高功率。这个分压器被构造成一个用螺丝固定在高频探头上的覆盖层。分压器输入端的电压最大值不得超过 500V 峰值,即 353V rms 值,在 50R 时转换为 2500W 的功率。我只读过有关 V-40.31 电容分压器的信息,我一生中从未在任何车间实践过它,它就像一个圣杯,每个人都听说过它,但没有人见过它。 没有人知道使用 V-640 仪表测量高频电压的真正准确度是多少。我的库存中有这个仪表和一个 HF 探头。也许有一天我会通过与 MARCONI 6960B 比较来检查著名的“wave”的准确性。50R 负载上 15V 的 RMS 电压意味着 4.5W 的功率,功率必须根据欧姆定律计算。
无线电爱好者很少测量无线电发射机的输出功率,原因很简单,他们只是没有合适的测量仪器。提供有关最终熔化管汲取的阳极电流量的信息是标准的,有趣的是,几乎没有人提供放大管阳极的电压供应。电流消耗的信息正是让每个人都满意的信息,并引起了一定的尊重,有时甚至是兴奋。另一个被衡量的因素是 WFS,今天更常被称为 SWR,在那些日子里,它已经足够了。反射计刻度仅在 WFS 中缩放,即 1 1.2 1.5 2 或 3,不像今天那样以瓦特为单位。那么没有人会想到用反射计来测量功率,这个设备被用来做它应该做的事情,即测量天线形式的负载与发射机输出的匹配,并监测发射机的运行情况。这个连接。
更专业地提供有关传输功率信息的同事了解传输到最后阶段的功率。在这个参数的基础上,将它乘以在我们已知的等级中运行的最后阶段的估计效率就足够了,例如 C 级为 70% 或 AB 级为 60%,以“未知”的准确性得出结论输出功率是计算得出的结果。
功率测量的另一个例子是比较测量,它们包括使用 Pi 滤波器或天线盒将发射器与 100W 灯泡匹配,有时甚至更大,具体取决于发射器功率。如果灯泡很亮,则意味着功率很大。这种方法的准确性依赖于识别功率太大或太小,所以你必须考虑 GU81。不管怎么看,这都是合乎逻辑的推理。
甚至 RADMOR 也为 FM-315 收音机生产了带有 1W 灯泡的小型虚拟负载,当它们发亮时,意味着功率良好。
将此灯的亮度与连接到电网的同一灯泡的亮度进行比较,可以大致了解发射器的功能。更准确的方法是通过使用自耦变压器调节连接到电网的灯泡的亮度来均衡灯泡的亮度来进行测量。均衡亮度后,测量供应灯泡的电压并乘以消耗的电流。这种方法的准确性取决于我们眼睛比较灯泡亮度的能力,可以估计在10%左右。“on power”的功率测量方法看起来很原始,但准确度却相当不错。
我接触到的第一个功率测量设备是ZPFM 2和ZPFM 3工厂无线电话测试仪,它们是EUREKA开发的MERATRONIK无线电话测试仪。我在国有工作场所使用这些设备,特别是在我工作的广播电台和无线电话服务中,包括:华沙自来水厂、首都华沙市政厅和国家核研究中心 Kampinowski 国家公园。
我不得不承认这些测量是可靠的,因为来自被测发射机的信号,连续馈送到几个测试仪,总是显示相同的功率读数结果,这是测试仪制造商生产质量和可重复性的一个很好的指标,这些设备有其局限性,例如 470 MHz 的测量频率范围和 25W 的最大功率。
当时测得的频率范围已经足够了,而25W的最大功率范围就太小了。
EUREKA E620 反射计也是一个很好的仪器,它测量的功率高达 50W 和 500 MHz,结合良好的虚拟负载非常准确。仪表的核心是双向耦合器形式的表头,表头是在厚厚的镀银黄铜块中精密铣削而成,实际上所有的机械元件都是镀厚银的。头部最重要的元件是带有金刀片 AAZ18 的优质锗二极管,带有金刀片 AAY37 的抛光二极管在任何方面都无法与之相比。此外,V-640 万用表探头使用的苏联 GD507 二极管也与 AAZ18 的质量不匹配。电表很棒,但那50W还是不够用,再说那时候也没有好的50Ω人工负载。
EUREKA 和 INCO 生产的仪器质量非常高,因为它们是“战略”公司。这些公司生产的测量设备是在西方最佳设计的基础上开发的,而且往往是它们的精确副本。为了满足上述公司的需要,一个专门的经济间谍部门在运作,他们从西方偷窃并带到波兰,包括技术解决方案和施工解决方案的图表或照片,直至电子元件或整个设备。必须记住,当时我们生活在铁幕的两边,而且有禁运,所以这样的行为并没有被任何人认为是不道德的。我个人认识 EUREKA 的整个管理层,高端工程师,
下一个仪表是业余搭建的,基于AD8307对数转换器,这是我从SP3SWJ得到的礼物,这个设备的测量误差相当大,因为它可以达到1 dB,这是相当多的。可以在三个不同的频率范围内校准设备,但首先您需要有一个校准源,此外,正确测量的范围将围绕仪表已校准的频率和幅度。在其他频率和其他功率水平下测量时,测量误差会更小或更大,但它会存在,重要的是,我们不知道错误是什么,总的来说是一个不错的玩具,但在准确性方面,卷尺更准确。
我购买的第一台用来测量电子管放大器功率的设备是从 NISSEI 的 AVANTI 购买的反射计,这是 Wieslaw SP5GJN 的出色设计。尽管测量范围为 3KW,Wiesław 的功率为 1.4KW 的放大器让它冒烟,在保修期更换为下一个仪表后,发生了完全相同的事情,我总共烧毁了 3 个NISSEI 3 KW 反射计。其中一个属于 Marek 的朋友 SP5LS,我诚实地警告他这就是结局,不幸的是他不相信我,烧焦的 NISSEI 的气味在 Szymanówek 的无线电小屋和我们的鼻孔里弥漫了很长时间。维斯瓦夫的 SP5GJN 放大器也是许多妥协天线的征服者,包含陷波器、线圈或电容器,其中一些薄弱的结构会闻起来。
##DAIWA CN-801HP人体工学十字线反射仪
然后在AVANTI买了一台DAIWA CN-801HP 2KW反射计,一直用到现在,我觉得是最好最方便的反射计,精度一般般,但至少不冒烟,功率不是本米之敌。这个指标是诚实建造的,你可以一直通过它2KW的功率,而且烟雾不飞。高达 3KW 的扩展版本现已上市。
DAIWA 不是一个仪表而是一个指示器,非常方便且非常实用,这要归功于从远处可见的大型双十字测量系统。DAIWA 非常适合广播监听器,因此我们可以随时了解天线或放大器是否处于工作状态。我们知道是否没有任何东西损坏或烧毁,如果正确的天线连接到当前使用的波段。这是反射计的任务,即监测发射机天线组,而不是测量功率。
不要指望这个 DAIWA 的功率测量精度,因为这不是它的设计目的。DAIWA CN-801HPU 反射计是最好和最优化的发射机-天线串联监视器。取决于操作频率的指示差异超出了制造商在操作说明中给出的容差。DAIWA CN-801HP 反射计在那里指示某些东西,它是为此目的而设计的,而不是用于功率测量。
DAIWA 是我最喜欢的永久固定指示器,它只用于监测发射机和天线,不用于功率测量。DAIWA 会指出是少还是多,但不要指望它会指出绝对值是多少。
配备最新设计的功放的同事,例如ACOM、ELECRAFT或EXPERT,就不需要这个DAIWA了,因为他们有内置的LED线路,可以完美反映功放和天线之间的配合情况,指示入射电平和反射功率。这些放大器可以防止任何可能的故障,只是不能用沸水浇注。
下一步,我听取了知名 DX'men 和 KF 晚期许多电子管功率放大器的公认设计师的建议。Janusz SP5BR,是购买的苏联热电偶高频电流表。测量范围高达 10A,频率范围为 30Hz 至 7.5MHz。该电流表仅覆盖较低的三个波段,但测量非常准确,50 Ω 电阻上的 10A 量程,可让您测量高达 5KW 的功率。用这种热电偶电流表可以测量的功率范围足以满足无线电爱好者的需要,并且有很大的余量。如果他只想在高达 30 MHz 的高频段进行测量,那么这将是一款足够精确的 RF 功率测量设备。
测量是基于热能转化为电能,因此背负着指针较大的惯性。最短测量时间不短于 2 秒。直至换能器完全预热且电流表指针稳定。
这就是所谓的 间接测量,因为我们测量射频电流,然后将其与负载电阻一起代入公式,这样我们就可以计算出发射机的输出功率。
这些设备的问题在于这些 HF 电流表 它们有 40 年、50 年的历史,甚至更多,它们来自剩余,它们存放在恶劣的条件下、潮湿、霉菌、灰尘、低温、暴露在冲击下、经常被扔掉等。我在 ŁOŞ 业余无线电台买了我的市场,它的玻璃碎了,我从玻璃工匠那里订购了它,然后自己更换了它,到目前为止它还可以用。
苏联热电偶高频电流表 目前几乎不为人知,价格非常低,大约 PLN 10 到 PLN 20。要找到工作副本,您需要至少购买 2 件,通常是 3 件。高频 在 KF 范围内,由于此过程在 14 MHz 处仍有小误差,测量偏差将处于可接受的水平,约为 10%。
总而言之,您必须在高频电流表上花费大约 PLN 60。+ 外壳和 UC-1 插座的价格,需要一些工作来组装它们。每次要知道测量的功率,都需要根据欧姆定律计算,将电流和电阻代入公式。
根据电流测量值计算功率的公式 I x I x R = P。
不是很方便但很可靠,比任何反射计都可靠。
我们用230V~电网的普通交流电检查热电偶指示是否正确,用电热水壶或其他加热器充电,如果刻度上的电流与普通万用表指示的电流一致,则说明我方抄袭是可操作的。正如我已经提到的,测量频率的范围从 30 Hz 开始,即它正确指示电网中出现的 50 Hz 电流,并在 7.5 MHz 结束,同时保持高频组件的原理。高达 14 MHz,误差约为 10%。
晚的 Janusz SP5BR在测量功率放大器时一直只使用这种电流表,这是一种便宜又好的方法,并且对于三个较低的频段相对准确。了解放大器在较低频段的表现,即它消耗多少功率以及返回多少功率,您就可以计算出放大器的效率。您可以通过观察消耗的功率(即负载下的阳极电流和阳极电压)乘以效率(例如 AB 类 x 0.6)来近似假设较高频段的功率。如果我们在知道输出功率和在低频段(例如 7 MHz)上消耗的功率的情况下计算放大器的效率,那么可以假设在较高频段(例如 28 MHz)上存在轻微误差,效率将相似,尤其是如果玻璃管阳极的颜色不会显示出可见的差异。这种测量方法还有一个优点
##下一步是购买标志性的 BIRD 43
然后,为了比较,我买了以下型号:BIRD 4311、BIRD 4314 扩展了 PEP 功率测量的可能性和十几个测量插件,它们几乎是相同的仪表,区别在于 BIRD 4311 型号是电池供电的在 PEP 功率测量的情况下,它不是耐用且实用的解决方案,4314 型使用镍镉电池和 220 V 的内部电源和充电器~
我还买了一个带有数字读数器的型号,BIRD 4391A 和一些测量插件,目前我有 15 个。
考虑到鸟蛋的价值,我决定照顾它们的安全和订购,并购买了一个 12 鸟蛋的专用盒。12 个插入物的盒子价格为 400 波兰兹罗提,包括从美国运费。这比某些插件的价格还高,因此我总是知道所有“插头”在哪里,而且我知道它们可以很好地防止冲击、跌落或其他因素。
所有这些型号在技术上都比基本型号 BIRD 43 更先进,最重要的是,它们能够相对准确地测量 PEP 功率,它们的价格是经典型号 43 的两倍,但人们不会为了寻找更好的型号而做- 正如那句老话所说,“更好是好的敌人”。不幸的是,这些设备不再便宜,米数超过 1000 波兰兹罗提,测量插入件的价格从 300 波兰兹罗提到 1000 波兰兹罗提,具体取决于测量频率和功率的范围,最昂贵的插入件之一是 5000H 插入件,范围为2-30 MHz 和 5KW 功率,二手价格约为 800 波兰兹罗提,新价格要贵几倍,但也有更昂贵的插入件。
波兰市场上没有新的BIRDA,如果有的话,价格就是天文数字,二手的极其稀有,波兰市场上的插件几乎买不到,一切都必须从国外下载,主要是从美国通过EBAY 拍卖门户网站。这些都是老旧的设备,经历了与上述苏联高频电流表相同的经历。即它们有 40 或 50 年的历史,来自军事盈余,它们存放在恶劣的条件下、潮湿、霉菌、灰尘、低温、暴露在冲击下、经常被扔掉等。
不幸的是,我又一次失望了,脑海中浮现出一句名言:“越进森林,树木越多”,口袋里的钱也越来越少。
所有出售的 BIRD 都已严重破损,如果没有破损,则说明它们已被涂漆,购买破旧的比涂漆的更好,因为为了给外壳涂漆,您必须将 BIRD 拆解成第一部分。如果我确定它是专业工程师做的,我不会反对,但那是狡猾的商人通常做的事情,他们的学生被戈比蒙蔽了,所以我宁愿买破旧的而不是翻箱倒柜的。应该记住,任何具有较高价值和昂贵的东西也容易受到组合、各种假冒等的影响,所以你需要先大量阅读,看很多照片再决定购买,因为你可以很容易地找到一个矿山,一个非常昂贵的矿山。下面是一张 BIRD 43 的照片,上面涂有金属漆或电镀铬,或者可能只是将外部油漆去除为带电金属并抛光至闪光。
一个涂有金属漆的仪表的例子,这种仪表不是由 BIRD 生产的。
实现这种效果所用的技术并不重要,它被拆开并以某种方式不能激发信任,不是目标,客人应该播放 CAR AUDIO。这个“商人”卖的所有BIRD仪表都很漂亮,就像刚从工厂里出来一样,有的漆成金属色,有的涂成黑色,有的是原厂颜色。全部都完好无损,没有划痕,他知道顾客是用眼睛买的,不是用脑子买的。这位卖家的昵称是“mattn2***” 我在最后三个字母上加了星标,我想我不需要在这里写为什么,不难识别他,因为他是为数不多的销售的人之一BIRDs“一生的交易”。
我从他那里买了一个鸟蛋,你可以猜到,它的工作方式不同,但它与原版无关,除了它无可挑剔的外观和顶部的盖子表明它是我所期望的。该鸟蛋的读数被低估了大约 10%,并且不可靠,波段也不匹配。
这些仪表的照片总是以相同的方式拍摄,仪表总是位于突出的说明书上,可能复印在复印件上,这应该是在潜在客户眼中验证产品的真伪。使用说明书和仪表本身的排列总是相同的,看似偶然的不对称,客户总是在完美的视觉条件下看到仪表,看似随意地躺在使用说明书上,以一定角度从下面伸出,但所有 BIRD 仪表他的销售总是以同样的方式排列。
这里没有巧合,这是他在每次拍卖中都使用的精挑细选的营销技巧。顾客通常观看给定的拍卖并做出购买决定,对卖方及其拍卖没有进一步的兴趣。我很感兴趣,不幸的是太晚了,就像我一样,他卖的所有仪表都很漂亮,总是完美展示。当然可以做得更好,但这是一种营销失误,它应该看起来不起眼,就像是一个普通的、体面的用户卖的一样。他是一位非常高效的交易员,拥有精确设定的销售策略。
最大的挑战是购买测量插件,波兰市场上几乎没有这种插件,EBAY 上到处都是,但价格非常高,此外,还有很多维修过的插件在出售,因为它们经常被损坏。大多数情况下,墨盒内部的校准电位器会损坏,因此在维修后,墨盒通常会被取消校准,因为修理它们的人不一定具有适当的测量设施,具体而言:实验室测量设备和工程知识。
这些“交易员”通常对技术知之甚少,但对金钱却知之甚少。由于这些插入物价格昂贵,滥用的规模很大。一个更大的问题是假冒产品,很难识别,只需更换顶部带有铭文的瓶盖,我们就已经有了客户想要的插入物。最理想的墨盒是 5000H 墨盒,即适用于 2-30 MHz 范围和最大功率。5KW。生产与我们伪造的相同的盖子和插入物就足够了,我们在内部进行了修改,以便它或多或少地在上述频段和频率范围内正确显示,您已经赚到了钱。反正客户是不会发现的,因为没有什么可比较的,毕竟NORMAL没有人像我一样买12功率计。
整个页面专门介绍BIRD 43插片的维修,聪明的人,如何开始维修的教程在这里:
http://www.repeater-builder.com/projects/bird-element-tour/bird-element-tour.html
这种假冒插入物的测量精度可能在 10% 左右,即我对人体工程学、可读性、易用性给予如此高评价的最佳 DAIWA,但不是准确性。DAIWA 是一个指标,不是一个测量设备,所以我不期望它有很高的精度。那么,如果精度不比 DAIWA 好且功能不存在,为什么我们需要这种昂贵的 BIRD?DAIWA 非常实用且符合人体工程学。
BIRD 43 不符合人体工学,不舒适也不漂亮,但它很粗糙,几乎像装甲一样丑陋,丑到像 Belmondo 一样“漂亮”。第一印象表明它更适合用于防御目的而不是用于测量。
既然如此无趣,至少应该是准确的,因为它不是便宜的设备。
BIRD 43 具有非常广泛的测量功率和支持频率,只有当我们找到原始的、未修改或修复的墨盒时,我们才会对它的属性感兴趣,最好是没有损坏。
如果我们设法获得这样的副本,尤其是插页,那么它的所有缺陷都无关紧要。许多美国无线电爱好者的办公桌上都有 BIRD 43,在美国,它绝对是一个标志性的仪表,它必须在功率放大器旁边可见,例如 KENWOOD TL-922,也是一个邪教。
根据制造商的声明,新功率计和 BIRD 43 反射计(包括插入件)的精度在仪表刻度的最后部分不低于 5%。我的测量结果表明,在未经修改的原装墨盒上,误差在刻度末端不超过 2%。当插入件是新的、未使用的和未损坏的时,这个精度在 1% 以内,肉眼很难发现任何错误,这样的精度应该完全满足无线电爱好者的要求。不幸的是,如果没有杂工的干预,使用过的原始插入物实际上是无法获得的。
由于这些嵌件的价格高昂,EBAY 拍卖网站被一群修理工占据,您可以购买他们的产品。然后这个圈子就关闭了。
我能买到的唯一原装墨盒是原装的,从来没有打开过从 MSW 仓库购买的墨盒,即所谓的 储物躺椅。插入物没有打开包装就被报废了,这些错误很小,我无法捡起它。所以BIRD 43功率计完全在厂商声明的公差范围内,问题是很少有这种场合需要买新的插件,而且相对便宜。
在 EBAY 上买一个好的刀片是一个大彩票,如果是不是很受欢迎的刀片,机会就很大,而 100H、250H、500H、1000H、2500H、5000H 等刀片通常是其他系列的改版和它们的准确性存在问题,即您会花钱,因此每个墨盒的测量方式都不同。
Bird 也有正式的造假者,他们专门为此目的设立了公司,并提供替代的、完全兼容的量规和插件。最著名的公司之一是 Coaxial Dynamics,其总部也在克利夫兰的 BIRD ELEKTRONICS 眼皮底下,也许他们是 BIRD 的前雇员????
COAXIAL DYNAMICS 墨盒与 BIRD 43“兼容”,不幸的是在质量、缺乏可重复性、大散布方面不兼容,否则副本表明,我不推荐这家公司。
我遇到了这些鸟蛋,但我对它们没有很好的看法,参数非常分散,每个都显示出不同的东西,原件是原件。幸运的是,我没有被新 Coaxial Dynamics 唱头的低价所吸引,而是买了旧的、用过的、更贵的、但原装的 BIRD。著名的DX'men Andrzej SP5DIR撞到了Coaxial Dynamics弹药筒的质量问题,他将弹药筒送回厂家,经过漫长的谈判程序后,他们换来了“彻底校准”的新弹药筒。上一个大大低估了功率,不是3KW而是2.4KW,现在的“精确校准”与使用过的原装相比只是略微低估了,相差10%左右。
可以使用具有足够精度的示波器轻松完成毫瓦测量,根据电压幅度 (pp) 读数计算电压的均方根值。也可以使用示波器或射频探头进行瓦特量级的测量。但是千瓦呢?我的许多同事使用的放大器从 500W 到几千瓦,并且一直存在讨论和争议,无论是 1.2 千瓦还是 1.6 千瓦,取决于测量的内容等等。最好的简单测量是便宜的“俄罗斯”热电偶和它是高达 7 MHz 的精确测量,并且在高达 14 MHz 时相对准确,那么更高的频段呢?
如上所述,功率计 BIRD43 的精度足以满足业余无线电爱好者的测量需求,问题是波兰二级市场上几乎没有 BIRD。波兰的商店从来没有过BIRD,如果几年一次,出现一次广告或拍卖,那通常是一些垃圾,尤其是所谓的插页。软木塞。Ebay 充斥着假货,或者更确切地说是改装品,例如,我们有一个约 250 mW 的软木塞和一些不受欢迎的频率无法销售,所以我们将其制成 5KW 2-30 MHz,我们已经有很多钱了。生产带有适当印刷品的帽子,自己修改插入物的中心,以便它以某种方式指示它,将先前准备好的帽子与适当的印刷品粘在上面并在无意识的客户身上做生意就足够了,所谓的。失败者。
我亲身体验了这种狡猾,因此我成为了 4 Birds 和 15 弹药筒的“快乐”拥有者,这些弹药筒中至少有一些是假货或改装的,而其中一些则工作完美。为了做到这一点,你必须有一些东西可以比较,因为我没有什么可以比较的,所以我以这么多仪表和墨盒的形式买了这个“比较”。由于这种方法,我花了很多钱,但我获得了很多知识和经验,这是我最大的收获,因为没有人能从我这里夺走这些知识,除非那个糟糕的“德国人”对我隐瞒了一切:老年痴呆症。多年来,我一直以笔记的形式创建我的研究档案,以尽可能最好的方式处理这个糟糕的“德国人”。最近我得出结论,我可以分享我的经验,
一般的无线电业余爱好者买一米,例如,一两个插头,他没有什么可比较的,他不知道他打对了还是错了,他确信他现在正在准确地测量它。他不知道他很有可能成为卖家骗局的受害者,卖家靠骗局生活而不是出售它。由于此类设备的价格高昂,而且由于现象的规模(EBAY 是全球贸易),营业额很高,这种不诚实的“贸易商”过着国王般的生活。
经过多年的挫折和浪费时间,我决定购买一个宣称精度很高的仪表。我为 PLN 1000 购买了苏联 M3-56 微波热电偶,工作频率范围为 DC 至 18GHz,测量功率高达 20W。仪表最初装在一个木箱中,处于库存状态,看起来未使用过,干净闪亮,配有一整套配件。详细信息可用,例如,此处
不幸的是,尽管该仪表可以运行,但它有一个校准标准,这使它不合格。我把它作为免费礼物送给了一个闹鬼的家伙,他很高兴并说他会以 18,000 波兰兹罗提的价格出售它,显然它在 EBAY 上有这样的市场价值。
它看起来不错,但有更好的仪表。
不知何故,我并没有因为损失 1,000 兹罗提或潜在的 18,000 兹罗提而受到特别伤害,我很高兴我摆脱了俄罗斯废金属,我建议收件人尽快卖掉它,它会提前这 18 张牌。
摆脱俄罗斯仪表后,我立即购买了 400 波兰兹罗提的测辐射热计,它的工作原理也是将热量转化为电压,所谓的 测辐射热传感器,由 AEROFLEX 以MARCONI 品牌制造,型号 6960B ,制造商声明的精度为 0.5%。
我买了仪表本身,不幸的是没有最重要的元件,即辐射热功率传感器,所以我买了一件家具或一个花架,而不是仪表。用于此类仪表的二手测量探头在 EBAY 上的价格为 2,500 波兰兹罗提,并且经常损坏,因为测量范围为 100 mW,很容易超过它,然后传感器成为我们测量实验室的装饰元素。
该仪表允许您在 30KHz 至 46GHz 的频率范围内测量 100 pW 至 25W 的功率。取决于您拥有的功率传感器。当我们使用大功率衰减器或耦合已知的定向耦合器时,它可以测量高达999.9 KW的功率,即高达1 MW。所以我们可以用这样的仪表来测量1个PR节目的发射机功率,据说是1MW。您可以测量更高的功率,这里没有物理限制,只有逻辑限制,仪表制造商没有预见到这种需求,最高指示功率单位是 KW,LCD 显示屏上没有 MW 图标.
该仪表的制造商根本没有预见到该仪表可用于测量如此大的功率。输出功率超过 10 KW 的发射器非常昂贵,以至于每个发射器在出厂时都配备了一个经过良好缩放的输出功率指示器。结构相对简单的指示器,仅在一个频率、一个功率范围内按比例缩放。当测量超过 1 MW 的功率时,使用带耦合 (-90 dB) 的测量耦合器,您需要注意,虽然我们在仪表上看到其他单位,例如 KW 对我们来说足够了并且有很大的储备。
##爱好是要花钱的,但我们必须自己设定限度,有时经济计算会阻止我们花钱
几年来,我对花费 2,500 波兰兹罗提有很大的抵触情绪,不确定是否可以在 EBAY 上购物,之后我坚信我的 BIRD 足够准确。如果 BIRD 是新的并且是从制造商或商店购买的,那么没有什么比这更错误的了,对于测量插入件尤其如此,因为功率指示的准确性取决于它们,这种准确性足以满足我的无线电业余爱好者的需求. 我有几个 BIRD 和十几个墨盒可供使用,我有机会检查每个仪表或墨盒都有不同的指示,当然,除了新的原装外,这些是最准确的。另一方面,在 EBAY 拍卖网站上购买的插件是一种彩票,每个插件都随心所欲地工作,有时更好,有时更差,没有经过验证的功率标准,很难评估哪些指示什么。
很多次,来自波兰各地的几个无线电业余爱好者聚在一起,我们比较了我们的 BIRDS 或 DAIW。从这样的比较中唯一可以得出的结论是,大多数指向相似,但每一个都略有不同。这些措施中哪一项最接近事实?没办法查,准确度的指标往往是电表的价格,越贵越好,不一定,虽然有这样的关系。
下一步是购买测量组合,即前面提到的 ZPFM3 无线电测试仪的更好版本,特别是专业的 ANRITSU MT8801B,可以测量功率、灵敏度、频率、频谱分析以及高达 3GHz 的所有这些。
仪表又大又重,使用起来非常不直观,我每天晚上都在学习如何使用这个仪表,学习了一个月,直到我掌握了所有可能的功能的最后一天,我已经知道如何用它,因为我彻底了解它,大约在早上 5 点非常累,我犯了一个解释错误,错误地连接了分离器,我不知道,这应该是一个耦合器,我让全功率100W 到 10W 功率测量的输入和炸这个输入。7.5 你。失败了,我不会在这里描述我的情绪和我感受到的损失,伤害我的不是经济损失,而是设备的测量能力,以及我为完美掌握它而投入的时间。
应该会修吧,大概一年前在日本买了一个原装输入消音器,和那个变成灰冒烟的一样,仪表的其余部分似乎都可以正常工作,也许有一天我会找时间更换它。
我终于成熟了买功率传感器,为了确保能够进行比较,我买了三种不同的功率传感器,频率范围为10MHz - 18GHz,最大功率分别为100mW、2W和30W。这些功率传感器状况非常好,像新的一样,仍然带有标签,来自可靠且知名的来源(著名的“SuperHeniek”),业内人士知道我在说谁。所有这些传感器都可以使用,但不幸的是不是用于 MARCONI,而是用于我没有的 HP-435 仪表。所以我买了HP-435B,只是为了确定我买了两个,因为仪表的来源不如功率传感器的来源可靠,我希望至少其中一个可以运行,如果两个是可操作的,一个将是备份。
两个 HP 功率计都有一些小问题,例如没有保险丝、没有触点等。我迅速打开两个功率计,它们工作完全相同且完美。这种相同的测量结果让我非常惊讶,以至于在经历了之前的经历之后,我无法摆脱压倒我的欣快感,我用它们测量了我能做的一切,并在这些测量上花了几个晚上,但与之前的几年相比,这又是什么呢?设备。
我的妻子忍受了我的欣快感和迷恋感。当我测量、敲击、有时打翻东西并发出很大噪音时,她无法安然入睡,对我妻子来说,这是世界末日,不知何故她忍受了,这不是第一次,也可能不是最后一次。
我购买了另一个功率传感器型号 8482A,范围为 100 KHz - 4.2 GHz,从 1 微瓦到 100 mW,因为这个频率范围涵盖了大部分业余频段,所以对于使用 HP-435 功率计的业余无线电爱好者来说,它是最有用的。
然后我买了一个功率传感器型号 HP 8484A 从 100pW 到 10uW,频率为 10 MHz 到 18 GHz,它是二极管传感器而不是精度低得多的辐射热传感器。原则上,这种超灵敏功率传感器将用于测量场强和确定天线的能量增益。到目前为止,我还没有检查过这样的应用是否需要使用如此灵敏的功率传感器?或许 1 uW 到 100 mW 的标准功率传感器就足够了,它具有更有用的测量范围,而且绝对比 HP 8484A 型号更准确。
使用 HP-435B 功率计获得的结果鼓励我为 MARCONI 6960B 功率计购买功率传感器,该功率计多年来一直在货架上积灰。我买了一个 30 KHz 到 4.2 GHz 的功率传感器 6912,并测量了 1 uW 到 100 mW 的功率,因为这个可以测量的频率和功率范围对于无线电爱好者来说是最佳的。该传感器绝对是“最佳传感器 HP 8482A”的更精确等价物。
然后我买了一个 6910 型功率传感器,配备了下一个更小、更现代的移动功率计 IFR 6970。它是一款配备电池电源的便携式功率计,可与 MARCONI 6960B 固定式功率计的所有功率传感器配合使用。功率传感器6910涵盖10MHz至20GHz的频率范围和1uW至100mW的功率范围。
所有这些仪表和四个功率传感器的比较测量结果最终显示出广受欢迎的精度。所有这些仪表,连同它们各自的功率传感器,指示相同的水平,当然,测量频率位于它们的共同限制范围内。我在 28 MHz 到 430 MHz 的范围内进行了测量,这些频率对于所有这些功率传感器和四倍功率分配器都是通用的。令我惊讶的是,所有这些带有各自传感器的仪表指示完全相同。我将所有这些功率传感器连接到它们各自的仪表和 1MHz 至 500MHz 范围的四路宽带功率分配器。我从 30 dB 衰减器将 100 mW 信号引入到分频器的输入端,并将 100 W 功率从发射器馈送到衰减器。
所有仪表,无论是MARCONI还是HP,指示都完全一致,没有任何偏差,正常我达到了必杀技,这就是我多年来一直在寻找的精度。所有四个仪表都不会出错,完全相同,实际上是相同的。这一经验清楚地证明所有四个功率计都可以使用,并且经过正确且非常精确的校准。只要这种情况继续下去,就无需将这些仪表中的任何一个提交给外部校准实验室。如果在某个时候这些仪表中的一个与其他三个仪表“漂离”,则足以将其校准到其余三个仪表。即使在这种情况下,也无需将仪表返回外部校准实验室,
拥有几台仪表,相同地显示相同测量的结果,会给心理和经济带来很大的安慰,我们对我们的测量充满信心,我们不必怀疑我们是否需要将仪表提交到外部实验室进行昂贵的校准,或者没有这样的需要。找一个独立可靠的校准实验室不是一个小问题,所以最好按照我选择的方式来处理测量不确定性。
我买了如此多的仪表来寻找两个测量相同的仪表,从而假定这两个仪表可以正常运行并正确测量。所有这些仪表都已启动并运行,它们测量正确,显示相同的结果。与过去几年的经验包袱相比,这对我来说是一种全新的品质。
MARCONI 功率计,无论是便携式还是固定式,都是数字仪表,因此具有许多附加功能,包括偏移测量,这是另一种测量便利性。由于偏移测量功能,使用额外的衰减器或测量耦合器,无需重新计算测量结果。考虑到输入衰减器或测量耦合器中的信号衰减以及到达衰减器或耦合器的功率单元中的信号衰减,例如 16 KW,我们会立即直接读取我们测量的功率。虽然毫瓦实际传送到功率传感器,但在 MARCONI 功率计的 LCD 显示屏上,我们可以看到到达衰减器或耦合器的正确功率单位(例如 KW)的功率读数。
在 Marconi 6960B 功率计中,衰减器或测量耦合器的衰减校正作为相对测量值输入,即 REL 函数。我不知道为什么 AEROFLEX 选择这样奇怪的术语,因为 HP 使用正确的术语。相对测量,在波兰语中是相对的,意思是与先前测量的功率电平值的偏差大小。6960B功率计中的Aeroflex表示偏移测量是相对测量,我不知道如何理解。6970 功率计使用与其他制造商的仪表相同的术语。
MARCONI 6960B 数字功率计的另一个非常有用的功能是能够将所有仪表设置的参数保存在十个设置存储单元中。这使得仪表可以轻松地与不同的功率传感器配合使用,因为每个传感器都有单独的校准设置。得益于此功能,无需在测量前、每次更换功率传感器时或使用衰减器或测量耦合器进行测量时校准传感器。更换不同型号的功率传感器或消声器后,只需从“设置内存”中加载之前保存的设置即可,我们可以立即进行测量,非常方便。我们使用 STORE 功能来保存所有设置,包括校准设置。
STORE 功能保存 MARCONI 6960B 功率计的所有当前设置、功率传感器校准和测量中使用衰减器或测量耦合器的测量设置、功率传感器归零、1mW 校准和可能的衰减值,直至所选测量模式的类型,无论是 AVG 还是占空比,以及给定功率传感器的所有设置,例如 CAL FAKTOR 和 LIN FAKTOR,甚至 1 mW 功率标准是打开还是关闭。一次,我们记住所有参数、整个设置,然后轻松地从内存中恢复它们。因此,所有具有STORE功能的存储设置都应在1mW参考电源开启的情况下进行,以使其被记住,并使1mW参考电源保持在永久运行状态,即持续加热。
按 STORE,然后按要分配给要记住的设置的号码。
RECALL 功能恢复存储功能的存储设置,按 RECALL 并选择分配给给定设置的编号。
使用 MARCONI 6960B 中的 REL 按钮输入的设置衰减可以使用 STORE 按钮和内存序号保存,然后使用 RECALL 按钮和序号从设置内存中调用。当使用测量耦合器或衰减器时,此功能使测量变得非常容易,制造商几乎从未声明过衰减值,例如 30 dB 和 29.14 dB。该值通常在很小的范围内变化,具体取决于当前测量的频率,只有少数质量最高且因此最昂贵的测量衰减器在很宽的工作频率范围内保持衰减值。
一个不均匀的值,以及一个四位数的值,在较长时间内更难记住,而 MARCONI 6960B 设备的数字存储器很容易记住“整数”,例如 30 dB 和 31.27 dB .
如果我们想用测量衰减器准确地测量功率(通常是大功率),就应该确定它的幅频特性。根据我们执行功率测量的频率,我们使用偏移测量功能将衰减器的当前衰减输入到仪表的内存中。对于 MARCONI 6960B 仪表,使用 REL 键,并使用 STORE 键保存。从那时起,我们可以以非常高的精度测量大功率。更准确地说,利用功率计提供的精度,考虑到测量衰减器的衰减或测量耦合器的耦合被确定的精度。
在进行实际功率测量之前,应确定测量衰减器的实际衰减量或测量耦合器的耦合度,这是一个非常简单的操作。为此,使用质量好的 VNA 最为方便,在没有 VNA 的情况下,您可以单独使用功率计来确定衰减。测量来自已知来源的信号,最好是大约 100 mW 的功率,然后通过衰减器进行这样的测量。对于衰减不超过40 dB的衰减器,这种衰减方法足够准确。
我的 100W 和 30dB RohdeSchwarz 衰减器在 50 MHz 下的实际测量衰减为 29.138 dB,这种衰减应该在偏移测量模式下从键盘输入,但带有负号,因为它毕竟是衰减。正因为如此,我们将立即收到测量精度高于 0.5% 的测量结果,采用适当的功率单位,即瓦特或千瓦,自动考虑风门衰减,无需转换,如测量情况HP-435B 模拟功率计。
##精确的射频功率测量 这是一个真正的挑战
所以,正如我所展示的,准确测量射频功率的方法 它可能漫长而曲折且成本高昂。无线电爱好者不需要这么多的功率计,一个好的和可靠的功率计就足以校准反射计,并准确测量射频功率水平。在很宽的频率范围内。这就引出了一个问题,无线电业余爱好者如何知道他应该购买哪种仪表才能确保所需的精度?
完成所有比较测量后,我将只留下一个仪表,最适合我的是带有上述内部参考电源和两个功率传感器的 MARCONI 6960B,工作频率为 30 KHz 至 4.2 GHz 的 6912 和工作频率为 30 KHz 至 4.2 GHz 的 6910 10 MHz 到 20 GHz,这些范围足以满足我和大多数无线电爱好者的需求。
对于业余无线电爱好者来说,最理想的探头似乎是功率传感器 6912,其频率范围为 30 KHz 至 4.2 GHz,测量功率范围为 1 uW 至 100 mW。这个频率范围涵盖了大部分业余频段,所以它是迄今为止对业余无线电爱好者最有用的,结合我使用的衰减器和耦合器,我可以用它们测量从 1 uW 到 20 KW 的功率,准确度接近瓦特表本身的精度。
##何时使用衰减器,何时使用测量耦合器?
衰减器在很宽的频率范围内工作,不需要人为加载,因为衰减器本身就是一种人为偏置。使用测量耦合器时,必须有很好的人工负载。最高质量的衰减器可以在范围内显示恒定的、不变的衰减,例如从 DC 到 18 GHz。我从测量功率为 30W 的 HP 8481B 功率传感器组获得的最佳衰减器衰减了 30 dB,即从 DC 到 6GHz 的范围内衰减了 1000 倍。这个衰减器由 Paweł SQ1GQC 在高达 6 GHz 的 VNA 上进行了检查,它没有显示高达 6 GHz 的偏差,并且在史密斯图上它是可见的 50R 电阻的理想点,只是一个点,显然是一种非常罕见的现象。
##回到过去,惠普制造了非常好的硬件
我不知道这个衰减器在 6 GHz 以上有什么特性,我假设它在上面也有很好的参数,因为它指定高达 18 GHz 并且是作为精密测量仪器的一部分制造的。对于我感兴趣的频率范围,使用 HP 衰减器,我可以精确测量高达 30W 的功率而无需进行任何校正,只需将 -30 dB 输入仪表并准确测量。在10GHz到18GHz的频率范围内,即使有任何衰减偏差,也可以忽略不计,因为这样的测量精度会在1%左右。1%的精度是衰减器的厂商——惠普宣称的,因为我没有办法验证这个频率范围内的衰减,只好相信衰减器的厂商。
##功率越大,消音器越大,通常也越重,因此机动性越差
我在车间使用的下一个非常好的消音器是一个重 7.5 公斤的巨大消音器,取自 RACAL 功率计。使用此衰减器,我可以测量高达 800 W 的连续功率,它在高达 1300 MHz 时具有完全平坦的特性。对于这样的频率,不需要确定幅频特性,也不需要进行测量校正。
使用测量范围为 30KHz 至 4.2GHz 的 6912 功率传感器,在非常宽的范围内具有完全平坦的特性,我可以轻松地以非常高的精度测量相对较高的功率,而无需担心功率高达 800W 的高达 1300MHz 的任何校正。在 1300 MHz 以上,该衰减器仍可使用,但必须确定幅频特性并在测量中考虑在内。还值得确定 VSWR 特性。
因为我对高达 1300 MHz 的衰减特性的完美平坦部分非常着迷,所以我专注于此部分。但是,考虑到不断变化的衰减,我认为频率范围不会超过 3 GHz。如果它能在高达 2.4 GHz 的频率下正常工作,我会很满意,当我检查它时,我一定会写下来。
一个非常好的大型消声器,重量超过 7 公斤,从 RACAL 功率计内部取出。该衰减器允许测量高达 800 W 的连续功率,具有高达 1300 MHz 的完全平坦特性。
如果我想测量 1300MHz 以上的功率,我必须将自己限制在 100W,因为我有一个最大功率为 100W 到 18GHz 的衰减器。LUCAS WEINSCHEL 型号 5781 100W 和 18GHz 功率非常好,但不如 HP 消音器完美。我将它与测量高达 20 GHz 的功率传感器 6910 一起使用。在这样的组合中,它在 30 MHz 到 18 GHz 的频率范围内效果最佳。由于测量范围非常宽,应根据执行测量的频率进行校正。由于该衰减器可用于从DC到18GHz的极宽频率范围,因此存在衰减偏差。根据制造商的声明,偏差达到 1 dB,因此如果不考虑偏差,这种测量的准确度将为 25%。如果我们对非常精确的测量感兴趣,
##使用衰减器进行大功率测量非常方便,但有时会对衰减器本身造成破坏,因此需要谨慎
在使用大功率衰减器进行测量时,存在一个棘手的问题,极少有大功率衰减器被制成双向的。高功率衰减器通常配备高功率输入和低功率输出,这在经济上是合理的。绝大多数高功率衰减器是单向的,即有一个高功率输入和一个低功率输出,我们将传感器连接到它们。
如果大功率衰减器衰减太小,输出功率电平超过100mW,则应加中级衰减器。我们向输入衰减器插座提供高功率,通常为 N 或 7/16,在输出端我们获得低功率,例如 100mW。如果两个插座完全相同(主要是 N),则很容易混淆这些插座。我亲眼目睹了一个非常有经验的无线电业余爱好者,一个一般身材的聪明人犯了这样的错误。我们用我的放大器炸了一个非常昂贵的 BIRD-8322 衰减器,幸运的是衰减器的所有者亲自将衰减器反向连接到我的放大器。尽管这不是我的错,但这并不能改变我对这种情况感到非常抱歉的事实。我很后悔我的扩音器煮了这么好的又贵的消声器。
如您所见,没有圣洁,任何人都会犯这样的错误,我过去也犯过类似的错误。你必须尽量避免代价高昂的错误,但错误时有发生,因为这是人性。BIRD消声器我个人是反着接来炒的,但是我这个40W功率的消声器,短期内只能维持100W,只花了一百。
##测量耦合器实际上从来都不是宽带的
高质量的耦合器在其设计和制造的频带中保持相似的参数。耦合器始终具有定义的幅频特性,通常放置在耦合器外壳上或随附的文档中。根据这一特性,应该确定我们当前正在测量的频率的修正值。
测量耦合器始终需要连接到虚拟负载,因为耦合器是一个环路设备。在耦合器中,功率不会丢失,插入损耗除外,这是我们无法控制的。当使用耦合器进行高功率测量时,我们必须获得在我们感兴趣的频率范围和传输功率内工作的耦合器。我们给耦合器加载一个以我们想要测量功率的频率运行的人工负载,这会耗散大量功率。如果我们使用定向耦合器,则还需要在测量线的末端再安装一个小的人工负载,例如 1W,有时称为探头。
##耦合器通常比衰减器便宜并且可以测量高功率,而衰减器是宽带的。
结论是使用测量耦合器的功率测量肯定比使用衰减器更麻烦。这些测量有一个最重要的优势,有时可以解决与使用测量耦合器进行测量相关的所有困难。花相对合理的钱,您可以获得一个耦合器,让您可以测量任何高功率。实际上,这里几乎没有任何限制,除了为任何功率制造耦合器的机械问题。如果我们能够计算和设计耦合器,将设计提供给机械师就足够了,耦合器几乎可以用于任何传输功率,例如 1 MW。然而,应该记住,每个耦合器都应该在测量功率和频率方面加载适当的人工负载。
两根大小合适的铜管,一个放在另一个里面,我们就有了一个强大的耦合器。最大的问题是插座,手榴弹大小和重量的 N、DIN 7/16 或 DIN 13/30 都没有用。即使是强大的 EIA 连接器也会变得太弱,您可能必须自己设计这样的连接器并使它们成为一个好的车工。我将自己限制在我的 ROHDE&SCHWARZ 耦合器允许的测量范围内,即每 KF 几千瓦,它满足我的要求有很大余量。
###是否需要测量非常大的功率?可能不会,但如果有需要,那么就有这种可能!!!
我以前从来没有需要测量这么大的功率,将来不太可能有这种需要。然而,我更喜欢有一个大的储备和测量,例如 3 KW,R&S 耦合器高达 20 KW,而不是使用功率为 500W 的消声器进行相同的测量,并观察从中冒出的烟雾。不久前我做了这个任务,我用1180W功率的EXPERT 1.3K放大器炸了一个几百瓦的消音器。这样的威力是在消音器被毁之前由 MARCONI-6960B 显示出来的,持续了大约 10 秒。我通过这种方式节省了几百美元。
拆开烧毁的消声器后,发现里面并没有完全充满冷却电阻器的油。两个彼此对称放置的电阻器在完全相同的位置以相同的方式损坏。电阻有的浸在油里,有的露在外面,在油面标记的线上,有两个电阻坏了。一方面是亏,另一方面是学习,现在我知道怎么自己做这样一个消音器了,因为我把它拆成第一部分了。这种消音器的设计非常简单,同时又非常巧妙。有了非常好的精度机制,这种实现可能达到大约 3 GHz 的最大频率,并且达到的功率可能非常高。
##能否扭亏为盈?即使以这种破坏性的方式获得的知识也是无价的。
如果我没有烧掉那个消声器,我永远不会想到拆开它。我尽量从不拆卸功能性设备,但当它们损坏时,这是一种义务。拆完后,我把散热器里面的油倒进一个罐子里,顺便发现有点少了。可能油没有完全覆盖电阻器,这可能对破坏产生决定性影响。消音器本身的设计经过深思熟虑,同时易于重复。基于此实现,您可以构建一个至少高达 1.5 GHz 的衰减器,但功率非常高。我打算将来制造这样的消音器,我只需要学习如何使用陶瓷板上的电阻膏自己制作电阻器。我应该研究一下冷却用的是什么油,电阻用的是什么陶瓷。
###结尾
我在这里描述的测量仪器是我测量实验室的一部分,它们用于测量功率、匹配和确定天线增益。有了数字功率计,您可以轻松地使用它来确定天线的定向增益。
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