Оглавление
Предлагаемый самодельный ваттметр рассчитан на работу в трёх диапазонах мощности: 100 мВт, 1 Вт и 10 Вт, охватывая частоты от 500 кГц до 60 МГц. Естественно с небольшими доработками можно эти границы изменить. Устройство полностью автономное — питается от батареек на 9 В. Проект начался с разработки принципиальной схемы и последующей модернизации.
Схема ВЧ ваттметра
Таблица со списком деталей
| Обозначение | Номинал | Примечание |
|---|---|---|
| R1, R2 | 51 Ом | Резисторы нагрузки трансформатора T2 |
| R3 | 2.2 кОм | Светодиодный ограничитель (плата Power Save) |
| R4, R5 | 100 кОм | Делители напряжения |
| R6 | 50 кОм | Подстроечный резистор (основная калибровка) |
| R7 | 2.2 кОм | Последовательно с микроамперметром |
| R8 | 5 кОм | Подстройка на 10 Вт |
| R9 | 12 кОм | Смещение операционного усилителя |
| R10 | 2.2 кОм | Усилитель сигнала |
| R11 | 5 кОм | Подстройка на 1 Вт |
| R12 | 680 Ом | Делитель для диапазона 1 Вт |
| R13 | 1 кОм | Делитель для диапазона 100 мВт |
| R14 | 200 Ом | Подстройка на 100 мВт |
| R15 | 1 МОм | Усилитель среднего значения |
| R16 | 100 Ом | Ограничитель на плате Power Save |
| R17 | 1 МОм | Таймер Power Save |
| C1, C2 | 10 нФ | Развязка и сглаживание (детектор) |
| C3, C5 | 10 нФ | Частотная стабилизация |
| C4 | 10 мкФ | Фильтр опорного напряжения |
| C6 | 4.7 мкФ | Усреднение сигнала |
| C7 | 10 нФ | Стабилизация выхода |
| C8, C9 | 10 нФ | Конденсаторы на плате Power Save |
| C10 | 100 мкФ | Конденсатор питания Power Save |
| D1, D2 | 1N34A | Германиевые диоды (RF-детектор) |
| D3, D4 | 1N34A | Выходной детектор и защита |
| D5 | 1N4007 | Диод защиты питания |
| Q1 | 2N7000 | MOSFET для Power Save |
| U1 | CA3140 | Операционный усилитель |
| U2A, U2B | LM358 | Двойной операционный усилитель |
| T1, T2 | FT50-43, 12 витков | Входной и детекторный трансформаторы |
| M1 | 500 μА | Микроамперметр с новой шкалой |
| JP1 | — | Калибровочная перемычка |
| BT1 | 9 В | Батарея питания |
| J1, J2 | UHF разъёмы | Вход/выход: передатчик и нагрузка |
| J3 | — | Внешнее питание |
| S1 | Перекл. FWD/REF | Выбор направления сигнала |
| S2A/B | Перекл. мощности | Переключение между 100 мВт, 1 Вт, 10 Вт |
| S3 | Перекл. PEP/AVG | Выбор режима измерения |
| S4 | Перекл. EXT/BATT | Выбор источника питания |
По итогам был разработан комплект из двух печатных плат:
- Основная плата, выполняющая функции измерения.
- Плата энергосбережения, автоматически отключающая питание через 10 минут бездействия, увеличивая срок службы батареи.
Обе платы были собраны и протестированы, показав себя полностью рабочими.
Два трансформатора, используемых в схеме, были намотаны вручную медным проводом диаметром 0,5 мм (24 AWG), по 12 витков на ферритовых кольцах FT50-43.
Корпус и сборка
Для корпуса ВЧ-ваттметра было выбрано листовое железо, извлечённое из старого корпуса ПК, уже окрашенное в чёрный цвет и покрытое защитной плёнкой. В отличие от традиционного алюминия, такой подход оказался доступным и практичным. Дизайн корпуса создавался в CorelDRAW в масштабе 1:1, что позволило легко перенести изображение на металл с помощью технологии переноса тонера.
Перед сборкой корпуса были выполнены все отверстия — это значительно упростило дальнейшую работу. Некоторые из них оказались смещёнными, поэтому внутрь корпуса были приварены гайки М3. Благодаря этому можно было нарезать резьбу прямо в металле.
Первоначально не были предусмотрены отверстия для переключателя питания и держателя батареи на 9 В, так как детали отсутствовали на момент сборки. После их приобретения были внесены соответствующие изменения. Для монтажа ВЧ разъёмов использовались стандартные винты 4-40 с шестигранной головкой — они хорошо подходят для металлического корпуса и обеспечивают надёжное соединение.
Держатель батареи удачно подошёл к конструкции. Установка производилась с помощью пробойника — инструмента, который сильно упрощает работу с листовым металлом. Для сглаживания кромок использовался напильник. Передняя панель ваттметра была изготовлена из алюминиевого листа толщиной 0,7 мм. Вся графика была выполнена в CorelDRAW, затем изображение переносилось на алюминий с помощью ламинатора. Для придания поверхности фактуры применялась наждачная бумага с зернистостью P100. На заключительном этапе корпус был окрашен матовой чёрной краской для маскировки мелких дефектов и защиты кромок после резки.
Все соединения внутри ваттметра выполнены проводом с жёсткой жилой. Земляной контакт платы соединён с корпусом через винты, поэтому использовать пластиковые стойки недопустимо. Калибровку прибора следует проводить только в собранном виде.
Трансформаторы намотаны на FT50-43, применены коаксиальные кабели RG58 длиной 58 мм. На плате и в схеме для упрощения маркировки соединений использованы цветные провода.
Индикатор и шкала
Для индикации мощности используется микроамперметр с полным отклонением стрелки на 500 мкА. Новая шкала была напечатана на качественной бумаге и установлена на стрелочный индикатор.
Калибровка ваттметра
Калибровка аналогового ВЧ-ваттметра не требует радиочастотного сигнала — достаточно обычного цифрового мультиметра и источника питания. Все необходимые корректировки производятся с помощью подстроечных резисторов, расположенных на основной плате устройства.
Подготовка к калибровке:
- Убедитесь, что стрелка микроамперметра точно находится на нуле. При необходимости отрегулируйте её чёрным винтом на передней панели прибора.
- Подайте на ваттметр напряжение от батареи 9 В или внешнего источника питания 9–13 В.
- Установите переключатель EXT/BATT в соответствии с выбранным источником питания.
- Подключите цифровой мультиметр к контактной точке TEST LOOP на плате.
- Замкните перемычку JP1 (Calibration), чтобы активировать режим калибровки.
- Установите переключатель диапазона мощности в положение 10 Вт и включите питание.
Настройка диапазонов:
Диапазон 10 Вт:
- Настройте подстроечный резистор R6, чтобы мультиметр показывал 2,31 В.
- Затем подстроечным резистором R8 добейтесь, чтобы стрелка на шкале указывала ровно 10 Вт.
Диапазон 1 Вт:
- Отрегулируйте R6 до напряжения 740 мВ на мультиметре.
- Переключите диапазон на 1 Вт.
- Подстроечным резистором R11 установите стрелку на отметке 1 Вт.
Диапазон 100 мВт:
- Настройте R6 до 225 мВ.
- Переключите диапазон на 100 мВт.
- Подстроечным резистором R14 выставьте стрелку на отметке 100 мВт.
Вот удобная таблица калибровки подстроечных резисторов для ваттметра:
| Диапазон | Напр. на TEST LOOP | Подстр. резистор | Назначение настройки |
|---|---|---|---|
| 10 Вт | 2,31 В | R6 | Базовая настройка выходного сигнала |
| R8 | Настройка стрелки на отметку 10 Вт | ||
| 1 Вт | 740 мВ | R6 | Перекалибровка базового сигнала |
| R11 | Настройка стрелки на отметку 1 Вт | ||
| 100 мВт | 225 мВ | R6 | Финальная корректировка сигнала |
| R14 | Настройка стрелки на отметку 100 мВт |
После завершения всех настроек разомкните перемычку JP1 — на этом процесс калибровки завершён. Ваттметр готов к делу.
Эксплуатация измерителя
Использование ваттметра предельно просто, но требует соблюдения определённого порядка подключения и настройки.
Порядок подключения:
- Подключите передатчик QRP к разъёму RTX с помощью короткого коаксиального кабеля.
- Подключите антенну или эквивалент нагрузки (нагрузочный эквивалент) к разъёму LOAD.
- Установите левый тумблер в положение FWD (прямая мощность).
- Правый тумблер используется для выбора режима отображения: PEP (пиковая мощность) или AVG (средняя мощность).
Рабочий режим:
- Всегда начинайте работу с выбранным диапазоном 10 Вт, чтобы избежать перегрузки.
- Включите ваттметр кнопкой питания.
- Переведите передатчик в режим передачи (TX) и наблюдайте за показаниями.
- При необходимости выберите другой диапазон (1 Вт или 100 мВт) для получения более точных результатов.
Функция энергосбережения:
Встроенная схема автоматического отключения питания сработает через 10 минут, если устройство не используется. Это особенно удобно в полевых условиях, когда возможна забывчивость или отсутствие доступа к выключателю. В любом случае, при завершении работы рекомендуется вручную отключать питание тумблером. Если нужна схема ваттметра для радиостанции с измерением КСВ — вот более продвинутая схема.
