Konu: Kendin Yap - HF-VHF-UHF Cross needle SWR Metre.

[TA2YGT]

Herkese selam ben TA2YGT. Bugün sizlere kendim yaptığım bir SWR Metrenin baştan sona hikayesini anlatacağım. Yapmak isteyenler olursa diye de projeyi paylaşacağım.

Bu proje nasıl başladı?

Aslında kendim öğrenciyim. Amatörlüğe başladığım dönemlerde swrmetreler çok pahalıydı. Tabi o dönemler herhangi bir ayıracak bütçem olmadığı için dedim ki neden kendim yapmayayım? İlk başlarda hazır projelere baktım. ON7EQ'nun dijital swrmetresini yapmaya karar verdim. Arduino ve gerekli kompenentleri sipariş ettikten sonra pcb'sini vs. yaptım. Sıra test ve kalibrasyona geldiğinde sonuç tam bir hüsrandı. Neden :) . Cevap aslında çok basit Arduino'nun üstündeki ATMEGA işlemcisi. RF'den bu kadar rahat etkilenen çok az şey gördüm. İzole etseniz bile köprüden gelen REF ve FRWD voltajlarını taşıyan kablodan RF direkt ATMEGA işlemcisine ulaşıyor dolayısıyla hemen işlevsiz hale getiriyordu. O projeden vazgeçtikten sonra cross needle bir gösterge sipariş verdim. O sırada da araştırmalarım devam etti. Zaman ayırdıkça buldukça 'iletim hattı' ve 'GY3NH' nin kendi sitesinde paylaştığı bilgileri okuyordum. Az çok KiCad,EasyEda gibi programlarda PCB çizebildiğimde bu kaynaklardan sonra aklımda fikirler oluşmaya başladı. Burada edindiğim bilgilerden sonra 'Microstrip Line' ları keşfettim. Kendimce tamamdır dedim :). Empedans hesaplarını yaptıktan sonra EasyEda'da PCB'yi çizdim. Oluşturdum ve ta da. 50 Ohm empedans ile ana hattım mükemmel derecede eşleşiyordu. VHF'de süper işliyordu hatta mW larda bile çok güzel çalışıyordu :). Sıra geldi teste. Test yaparken aklımı kurcalayan en büyük soru doğrultma diyotunun arkasına koyduğum voltajı filtre eden kapasitördü. Korktuğumda başıma geldi :). Oraya koyduğum kapasitör reaktans yaparak band değişiminde otomatik olarak gelen voltajı ya artırıyor ya da azaltıyordu. Aslnda bu sorunu da aşabilirdim band-band kalibrasyon yaparak ama band aralığının geniş olduğu yerlerde doğal olarak kalibrasyon hatalı olacaktı. VHF ve UHF kısmı aslında tamamdı bu köprü ile ancak sıra HF de idi. HF de çok çeşitli köprüler var. Zamanda geçiyordu ve bitirmem de gerekiyordu. Artık araştırmalarım bitmişti konuya hakimdim ama HF de çalışacak bir köprü yok idi elimde :). İlk başta eski MFJ lerde kullanılan Bruene Köprüsünü yapmak geldi. Oturdum MFJ-945e 'nin köprüsünü bire bir kopyaladım ama kullandığım toroidten mi desem başka bir sebepten mi bilemiyorum RF örneklemesi için giren yer empedansı bozuyordu. MFJ'nin güncel tunerlerinin şemasına bakarken modelini hatırlamadığım bir tunerden şema gördüm. İşin güzel tarafı RF sadece toroidin içinden geçip gidiyordu. Şema'nın PCB sini çizdim ama sorun şuydu ki ben yüksek güçtede çalışmasını istiyordum. RF kuplajında istenilen zayıflama için sarım sayısıyla alakalı bir formül vardı GY3NH'nin sitesinde. 20*log(Sarım Sayısı) = ve çıkan sonuç bize ne kadar RF'i toroidin içindne geçerken ve sarımdan geçerken ne kadar zayıfladığını veriyordu. Bende doğal olarak sarım sayısını artırdım :) . PCB yi oluşturdum yaptım derken sonuçlar çok 50 Mhz de bile süperdi . Mİcro strip köprüden HF de çok daha iyi çalışan ve yüksek güçlere dayanan bir HF swrmetre köprüsü yapmıştım :). Tabi her ölçümden önce NanoVNA ile empedans ölçümlerini yaptım sonuçlarınıda aşağıda paylaşacağım .

Kalibrasyon

Aslında herkes klasik yöntem olan dummye bağla ibrenin hareket etmediği yerde durdur potu gibi bir yöntemi var. Her Türkçe kaynakta neredeyse böyle yazıyor ama benim yöntemim biraz daha farklı. Nasıl ki göstergelerimizi son değeri 100 w gösteriyor ise 100w göre kalibre ediyoruz SWR kısmı içinde böyle aslında. Peki bunu nasıl elde ederiz. Çok basit bir tane RF direnç ile. 75 Ohm veya 100 Ohm Çinde satılan DC-3Ghz olanları görmüşüzdür. Bize lazım olan 50 ohm değil . 50 ohm alırsak 50/50 den 1 SWR oluştururuz. Ama 75 ohm alırsak 75/50 = 1.5 SWR, 100 Ohm direnç alırsak ta 100/50 = 2 SWR oluştururuz empedans uyuşmazlığından dolayı. Ben böyle bir yöntem kullandım size de bunu tavsiye ederim ama bildiğiniz başka bir yöntem var ise onlara da talibim :).

Kaç Watt kaldırır bu köprüler?

Aslında 2 köprüde de KW ları rahatlıkla görebilirsiniz :). Üst tepe değeri hakkında birşey diyemem ama KW ları rahatlıkla kaldıracağı kesin :). Çünkü yolları ve zayıflama küplajlarını buna göre çizdim :).
ÇOK ÖNEMLİ
Aslında en çok karşılaşılan problemlerden birisi de analog göstergelerin tam oturmaması araya konulan trimpot vs den dolayı. Bunuda halletmek çok basit diyebilirim . İzin verin anlatayım. Her analog göstergenin ya da mikro ampermetrelerin bir akıma göre tasarlanır. Mesela 100 uA ya da 500 uA vs vs. Burda da yapmamız gereken şey şu. Ohm kanunu :) . Aldığınız göstergeyi bir 1.5 v ya da herhangi bir pile bağlayın. Bu örnekte 1.5 V luk bir pil üzerinden gideceğiz. Araya bir 100 K ya da 50 K farketmez bir pot koyun. Seri bağlı olması önemli. Aynı şekilde Amper ölçeceğimiz için multimetrenin. Pil-Multimetre-Pot ve analog gösterge şeklinde olsun sıra. Bağlantıyı yaptıktan sonra ise pot ile oynayarak göstergenizin en son gösterdiği değerde bırakın. Multimetrede gördüğünüz akım değerini not alın şimdi sıra hesaplamaya geçmekte. 100 uA bir değer elde ettiğimi varsayalım. Göstergenin son olduğu yerinde ben 100 W ı göstermesini istiyorum. RF köprümüze Dummy (50 Ohm 1.0 SWR) bağlayıp 100 W güç verelim ve gelen kablolardan voltaj değerlerimizi yazalım. Ben giden gücü yapmak istediğimden Forward voltajını dikkate alacağım. Burda 100 W 'da 6 V değer aldığımızı varsayalım. Şimdi direnç değerimi hesaplayabilirim.
Pil ile akımı bulmuştuk = 100uA (Göstergenin çektiği güç)
RF örnekleme voltajı = 6 V
R = Voltaj/Akım dan 60 K lık bir trimpot kullanmam gerektiği anlaşılıyor. Bakın böylece bulmuş olduk. Tabi 60 K lık bir trimpot yok 100K takın geçin :).

VNA ölçümleri:
HF:

VHF:


Daha tam bitiremedim ama geçiçi bir Faraday kafesine koymuştum :)


Şimdi buralar bittikten sonra konu nasıl bant seçeceğimize geliyor. Her iki köprüden de voltajı ekranlı bir kabloyla taşıyarak bir pertinaksa potları dizdim ordan da komutatöre 1*12 lik 2 adet kullandım birisi reflected diğeri ise forward için. Pertinaksta da her iki bandı da 3-30-300 olarak ayırdım burası için 3 pot VHF içinde 3 pot koydum UHF yapmayı düşünmedim çünkü orada çalışmıyorum. Reflected pertinaksında 6 adet forward pertinaksında da 6 adetten 12 adet pot. Hatta onlarında resimlerini koyayım daha anlaşılır olsun :).


Dosyaları ekte paylaşıyorum. İsteyen abilerim/kardeşlerim yapabilirler.

Tam Malzeme Listesi:
VHF köprüsü için:
2 ad. BAT85
2 ADET 51R Direnç
2 ADET 2.2 nF Kapasitör

HF Köprüsü için
3 Ad. FT50-43 Toroid.
0.5 mm emaye tel.
2 ad. 1N60 Germanyum diyot.
2.2 nF kapasitör.
2 ad. 51 Ohm direnç



Kompent yerleşimlerini bir resim aracında paylaşıp vereceğim şuanda çizemedim işin açığı.

Bu projemde bana desteği geçen
TA2IAZ , TA2SUA ve TA2NC abilerime teşekkürlerimi huzurlarınızda borç bilirim.

[TA5FA]

Resimler yüklediğiniz platform kaynaklı yada başka sebepden görüntülenmiyor. Bana iletirseniz resimleri yerleştireyim.
73

[TA2YGT]

Merhaba hocam resimleri size özel mesaj yoluyla ilettim teşekkür ederim 73.

[TA2YGT]

Nasıl yapabiliriz. Malzeme listesini zaten yukarıda listeledim. Şimdi iş yapmaya geldi :).

HF Köprüsü.


Resimde gördüğümüz toroidin geçtiği beyaz yerleri kesmemiz lazım. Bunu ben bir kıl testere ile hallettim. Her iki yerde de toroidlerde 0.5 mm telden 23 tur bir sarım yapıyoruz. Emaye tel olursa süper olur. Alttaki toroid için ise 2 tane FT50-43 gerekiyor. Ben ikisni bir japon yapıştırıcı ile yapıştırıp sarımı öyle yaptım. Lehim yerleride zaten yukarıdaki resimde belli oluyor.

ÇOOK ÖNEMLİ!!!!
Her iki sarımın içinden de bir 50 ohm coax kablo geçmesi gerekiyor ama sakın ola ki alltaki toroidin içinden geçecek olan coax kablonun dış sarımını 2. bir toprak bağlantısı çekmeyin bunun sebebini bilmiyorum ama lehimlediğiniz anca swr oluşturuyor. Tek bir yerden toprak bağlantısını yapın.


VHF Köprüsü



Yapımı oldukça basit herhangi bir toroid vs de içermiyor zaten. Ammaa en önemli konu yabancıların dediği 'sandwich' yapısı. Bunu nasıl elde ediyoruz diyecek olursanız aslında çok basit. Normal bir FR4 kullanıyor olsak çift katmanlı 50 ohm empendası yakalamak için oldukça dar olan bir PCB yolu çizmemiz gerekiyor. Yaklaşık 2 mm civarı idi sanırsam ama bir yüksek güçte istiyoruz yüksek güç uyguladığımız zaman yolun ısınmaması ve yanmaması da önemli. O yüzden aradaki dieliktik malzeme olan reçinenin miktarını artırmamız önemli. FR4 Plaketimizden 2 adet Baskı PCB boyutunda parça kesiyoruz. Üst tarafa baskısını verdiğim şekilde asite atıp yolları çıkarıyoruz. Alt tarafı ise hiç asite vs atmıyoruz çünkü alta gelecek parça bizim gnd hattımız olacak komple. Lehimlerimizi yaptıktan sonra ise altına 2.parçamızı bir japon aracılığıyla yapıştırıyoruz ve bitiriyoruz :).  [Microstrip hakkında aklınıza takılan birşey olursa rahatlıkla cevaplayabilirim ben kabaca burda nasıl yapılması gerektiğini anlattım :) ]

[TA8A]

Yiğitcan Beye çok teşekkür ediyorum.

Böyle bir projenin yapılmış olması çok iyi. En azından arkadaşlar yapmaya kalktıklarında soru soracak birisi olur. 

SWR şemasındaki HF köprü kısmı Stockton Bridge diye bilinen bir dizayndır. Bu konu ile ilgili merak eden arkadaşlar http://www.telsizciler.org/index.php/topic,35492.0.html linkindeki mesajlara ulaşabilirler. Yiğitcan beyin özellikle üzerinde durduğu "tek taraftan şase yapılmasının" önemi de bu mesajlarda anlaşılır diye düşünüyorum. İyi çalışmalar dilerim. 73

Bilal Ekmekci, TA8A

[TA2YGT]

Bilal hocam güzel dilekleriniz için teşekkür ediyorum :). Müsait bir vaktimde sizin paylaştığınız kaynağıda okuyacağım. GY3NH nin web sitesi nu konuda eşsiz bir kaynak ve bu köprüler hakkında çoğu bilgimi oradan öğrendim.  Maksat tecrübe paylaşımı yapmak ve ben bir genç olarakta, gençlerinde bu hobi de birşeyler yapabildiğini göstermek istedim ve herkes yapabilsin diye de paylaştım :). Umarım ki yapan deneyen soru soranlar olur.
Selamlar 73.