SWR-meetbrugje voor 144/432/1296 MHz
Tot voor kort was ik steeds aangewezen op gekochte SWR-meters. Voor 430 of 1296 MHz vond ik die altijd te duur. Na wat experimenteren had ik hiervoor inmiddels een goed werkende SWR-meter gemaakt, maar die was helaas niet na te bouwen door anderen. Na diverse boeken te hebben gelezen werd me duidelijk dat tot 1300 MHz gewone epoxy-printplaat best bruikbaar is. Het is niet ideaal maar het voldoet ruimschoots aan onze amateureisen.
Grappig is dat onze metingen aantoonden dat de gewone printplaat beter voldeed dan werd verwacht! Eerst is een "meetbrug" voor 144/430/1296 MHz gemaakt en meegegeven aan Hans PA3ETK.
Hans heeft een meetzender aangesloten op de ingang en de uitgang belast met een kunstantenne van 50 Ohm. Parallel aan de belasting werd een spectrum-analyzer aangesloten. De doorlaatdemping heeft hij hiermee nauwkeurig kunnen bepalen en deze blijkt tussen 144 en 1300 MHz overal onder de 0,6 dB te liggen. De reflectiedemping blijkt, over dit hele bereik (!), meer dan 21 dB te zijn. Het maximale vermogen voor de meetbrug is 100 watt. Het printplaatje en de dioden vormen het hart van de meetbrug. De 0A95's (of gelijksoortige germanium dioden) moeten worden geselecteerd op hun doorlaatspanning.[1] <Het gebruik van dure PIN-dioden biedt in deze toepassing geen enkel voordeel. Red.>
[De redactie heeft het meetbrugje ook gebouwd. De cijfers tussen vierkante haken [ ] verwijzen naar onze opmerkingen aan het einde van dit artikel.]
De opbouw van de meetbrug
Bepaal eerst waar de chassisdelen met vierkante flens moeten komen en let er daarbij op dat de beide chassisdelen even ver uit het midden moeten zitten. Houd rekening met de bevestigingsboutjes. De lengte van het middenspoor is niet echt van belang. Boor vervolgens een klein gaatje, voor het middencontact van het chassisdeel, precies in het midden van het doorgaande spoor. Ruim dit gaatje op tot het middencontact er precies inpast. Verwijder dan de "bultjes" rond de middencontacten van de BNC-chassisdelen door ze rondom, vlak langs de flens, een stukje in te zagen [2]. Snij het teflon rondom in tot op het middencontact. Haal eventuele braampjes met een vijltje weg. Druk de beide chassisdelen tegen het aardvlak (koperzijde) aan en leg tegen de platte kanten een recht stukje metaal of hout... dan komen de chassisdelen mooi recht te zitten. Klem met een bankschroefje o.i.d. een chassisdeel zodanig vast dat een gaatje (3 mm) voor de bevestiging kan worden geboord [3]. Zet meteen na het Boren het chassisdeel vast met een boutje plus moertje van 3mm. Verwijder het bankschroefje en boor het tegenoverliggende gaatje.. Doe hetzelfde met het tweede chassisdeel.
Afb. 1 Het doosje is gemaakt van dubbelzijdig printplaat. Het printje is eveneens dubbelzijdig maar aan de kant waar de connectortjes zitten niet geetst. Net is verkrijgbaar bij de VRZA Leden-service.
Afb. 2. Schema.
Verwijder nu de beide chassisdelen en haal eventuele bramen bij de geboorde gaatjes weg. Haal daarna, rondom de gaatjes voor het middencontact, het koper weg door met een grote boor de gaatjes, aan de aardvlakzijde, te souverijnen tot ongeveer e 8 mm. Monteer vervolgens de chassisdelen definitief en soldeer ze vast. Kort de middencontacten in tot op ongeveer 1 mm boven de print. Verwijder vervolgens het eventueel te ver doorlopende middenspoor. Boor twee gaatjes (0,8 mm) in de twee sporen die het verst van het middenspoor afliggen. Soldeer in de gaatjes welke in de langste sporen zitten een draadje aan de boven- en onderzijde van de print en knip deze af (aardverbinding).
Souverijn de twee andere gaatjes aan de buitenzijde op tot ongeveer 3 mm. Soldeer aan de kant van de gesoldeerde gaatjes twee SMD weerstanden van 100 ohm parallel [4] tussen het oppiklusje en het kortste spoortje. Soldeer tussen het langste spoortje en het kortste spoortje een SMD condensator van 2n2 [5]. Soldeer vervolgens de 0A95's met zo kort mogelijke (!) draadjes [6] en met het streepje (kathode) naar de buitenkant, tussen het oppiklusje en het langste spoortje.
Het kastje
Knip/zaag reepjes dubbelzijdig printplaat van ongeveer 15 mm breed. Maak twee reepjes op maat voor de korte zijden. Laat het reepje ongeveer 1,5 mm oversteken en soldeer het met een paar druppeltjes tin op het aardvlak vast. Doe nu hetzelfde voor de lange zijden. Zorg er nu voor dat alle wandjes haaks staan en soldeer dan de wandjes over de gehele lengte vast. Vijl van 4 metalen afstandsbusjes van 5 mm met een inwendige schroefdraad (3 mm) het "chroom" af. Leg een busje in een hoek van het kastje en soldeer dit vast (goed warm maken).
Doe dit ook in de overige hoeken. Leg het kastje voorover op een stukje dubbelzijdige printplaat en teken de omtrek erop af. Knip/zaag dit uit. Meet de afstand tussen het midden van de afstandsbusjes en de buitenkant van het kastje op. Teken dit af op het dekseltje en boor 4 gaatjes van 3,2 mm.
Strip een stukje (lengte naar keuze) twee aderig afgeschermd snoer over 15 mm af en draai de afscherming in elkaar. Strip de binnenaders af en draai ook deze in elkaar. Vertin de twee buitenmantels en de binnenaders. De binnenaders komen in de gesouverijnde gaatjes en de buitenmantels aan het aardvlak. Maak vier M3 boutjes op mast en schroef het dekseltje vast.
Afb. 3 Twee keer her printje op ware grootte; in de bovenste tekening is voor alle duidelijkheid aangegeven waar de componentjes komen.
Afb. 4 De sporenzijde met componenten, iets grater dan ware grootte.
Onderdelen meetbrug
1 printje (zie adv. Ledenservice)
2 BNC-chassisdelen, vierkante flens
2 0A95, AA119 germanium
4 100 ohm SMD
2 2n2 SMD
x afgeschermd 2-aderig snoer
x dubbelzijdige printplaat
4 afstandbusjes M3x5 mm
4 boutjes M3x15 mm
Simpele analoge uitlezing:
1 50-100 µA paneelmeter [7]
1 5k potmeter
1 1nF ker. cond.
1 kastje
1 connector 3-polig
1 chassisdeel 3-polig
1 wissel-schakelaar
[1] Met een digitale universeelmeter de weerstand meten (in doorlaatrichting) geeft de drempelspanning. Het was nog niet eens zo eenvoudig om uit een goedgevulde doos germaniumdioden twee identieke exemplaren te halen. De keus is gevallen op twee exemplaren van onbekende herkomst met de kleurcode "groen + rood" en die voldoen prima.
[2] Het verwijderen van de 'bultjes' aan de onderzijde van de flens leidde er bij ons toe dat de middenpen en de teflon isolatie los in het chassisdeel gingen zitten. Daarom hebben wij de twee chassisdelen op een 'verhoging' geplaatst door tussen het aardvlak en ieder chassisdeel vier moertjes M3 te leggen. Deze moertjes zou men aan het aardvlak vast kunnen solderen (zie tekening). Een betere constructie, maar mechanisch veel bewerkelijker, zou zijn om de verhoging te maken uit een messing of koperen plaatje met een dikte van 3 tot 4 mm en ter grootte van de flens van het BNC-chassisdeel. Op 2 en 70 zal er geen verschil te merken zijn, op 23 cm vermoedelijk wel.
[3] M3 was te dik voor onze flenzen, dat werd M2,5. Men zou ook de gaatjes in de flenzen kunnen opboren tot 3 mm. (zie afb. 5)
Afb. 5 Het solderen van moeren (bij voorkeur messing) aan printplaat gaat heel gemakkelijk als de moeren met verchroomde boutjes worden vastgezet tijdens her solderen.
[4] Wij gebruikten een maal 47 ohm SMD.
[5] Deze waarde is niet kritisch; wij gebruikten 0,1 µ (100nF).
[6] De germanium (puntcontact) dioden hebben een glazen behuizing die zeer snel beschadigd raakt door het buigen van de aansluitdraden. Buig, in een poging tot het maken van korte draden, de draden niet vlakbij de diode haaks om. Buig ze onder een hoek van ca. 20° en knip ze dan pas kort af. Soldeer snel om het springen van het glas te voorkomen.
[7] Een afdruk van het schaaltje voor de SWR-meter is hierbij afgedrukt in afb. 7. Met vergroten of verkleinen kunt u bij de kopieerinrichting het schaaltje op maat voor uw meter maken. Bent u toch bij de kopieerder laat het schaaltje dan even op een zelflclevend etiket afdrukken zodat u het gemakkelijk op uw meter kunt plakken. Maakt u zelf een schaaltje; SWR 1:3 is het midden van de schaal. Op het meterschaaltje staan ook vermogens aangegeven. Deze verdeling klopt uiteraard niet en is frequentie-afhankelijk. Voor de volle schaal (het setten) was bij onze meter ca. 5 W nodig op 2 m, 1 W op 70 cm en vermoedelijk 250 mW op 23 cm. Door nu de 'see-potmeter van een schaaltje te voorzien met daarop de vermenigvuldigingsfactor voor het vermogen, zijn vermogens met een nauwkeurigheid van ± 10% goed te meten. Vermogensmetingen zijn alleen zinvol als de SWR-meter is afgesloten met een impedantie van 50 Ω. Deze afsluiting kan een dummy-load zijn, maar ook een antenne met een goede SWR-verhouding.
[kastje] Wij hebben het kastje uit een plaat blik geknipt. Men zou ook een standaard blikken doosje kunnen gebruiken. Een doosje van 53 bij 108 mm binnenwerks komt het dichtst in de buurt van de maten van ons printje. Druk het printje dan af op een wat groter stuk printplaat, zodanig dat u (vooral in de lengte) wat meer rand krijgt, maar vergroot de gegeven printtekening niet!
Waarom heeft de redactie (PA3FFZ) besloten om de SWR-meter van PB0AAQ na te bouwen? We vertrouwden de zaak niet helemaal... zou je echt met gewone printplaat een goede SWR-meter kunnen maken voor de hogere frequenties en als dat best kan... waarom zijn de in de handel verkrijgbare meters dan zo duur? Frank heeft niets teveel beloofd; de SWR-meter werkt uitstekend op 2 m en 70 cm, zelfs zo goed dat we er het volste vertrouwen in hebben dat het op 23 cm ook goed zal functioneren.
Een tweede reden was: in de shack ontbrak een dergelijk instrument voor 70cm en er zijn plannen om nog eens iets op 23 cm te gaan doen. Alle materialen waren in de junk-box aanwezig en zo vreselijk veel werk is het in elkaar zetten van de SWR-meter nu ook weer niet. Omdat de meter goed bevalt is het printje samen met de potmeter, de schakelaar en het metertje in een kastje gemonteerd en netjes afgewerkt (afb. 6). We hebben er nu voor weinig geld een prima en handig 'meetinstrument' bij. (Controle-instrument is een betere benaming.) Rest ons nog de vraag: Waarom zijn die meters in de handel nu toch zo duur?
Afb. 6 Voor weinig geld een prima en handig meetinstrumentje!
Afb. 7 Bij de fotokopieerder is het schaaltje zodanig te verkleinen dat het passend wordt gemaakt voor het meetinstrument dat we toepassen.
Frank, PB0AAQ.