Milliwattmeter von 10 bis 2500 MHz

Vorgaben:

Es sollte ein ohne Stromversorgung auskommendes passives Milliwattmeter entstehen, das den Leistungsbereich zwischen einigen Milliwatt und einigen Watt abdeckt.

So sind Kleinsender, ATV-Steuersender, Oszillatoraufbereitungen einfach abgleichbar und überprüfbar. Mit einem vorgeschalteten zB. 20 dB Leistungsdämpfungsglied sind sogar Messungen im Bereich bis 100 Watt möglich. Diese gibt es auf Flohmärkten oft sehr günstig für Belastungen bis 20 oder 50 Watt.

Der breite erreichte Frequenzbereich lässt sich jedoch nicht mehr komplett in Platinentechnik realisieren. Es sind die Kapazitäten der Leiterbahnen, die für Frequenzen über 500 MHz einen immer stärkeren kapazitiven Nebenschluß bilden und somit den Messfehler drastisch ansteigen lassen. Deshalb muß für den Abschlusswiderstand eine passende rechteckige Ausnehmung in die Platine gefeilt werden, damit er mittig in der Platine liegt. Der absolut kritischte Teil der Schaltung ist die Reihenschaltung von 51 Ohm Widerstand und Diode. Deshalb gibt es 2 Möglichkeiten: Diese beiden Bauteile etwa einen mm schwebend in die Schaltung einzulöten, oder auch einen rechteckigen Ausschnitt anzufertigen. Die Lötverbindung zwischen Diode und Widerstand darf keinesfalls auf der Platine aufliegen oder gar auf einen Lötpad gelötet werden. Die wenigen zehntel pF gegen Masse würden das Gerät für GHz Zwecke unbrauchbar machen.

Mit dem hier beschriebenen Aufbau gelang es, den relativ weiten Frequenzbereich zu realisieren, weil steigende Dämpfung mit der Frequenz sich gegenläufig zur Diodenimpedanz auswirkt und so relativ gut kompensiert wird.
Getestet wurde das in vielen Probeaufbauten mit den beiden erwähnten Dioden. Über die Eignung von anderen low Barrier Typen kann hier keine Aussage gemacht werden.

Schaltungsbeschreibung:

Nach der Eingangsbuchse kommt als DC-Trennung eine Parallelschaltung von zwei SMD Kondensatoren 47 pF und 1 nF zur Anwendung. Die unterschiedlichen Werte sollen Eigenresonanzen verhindern. Dahinter folgt als Spezialbauteil ein induktionsfreier Abschlusswiderstand in MELF Bauform. Dieser ist hier unverzichtbar, um den großen Frequenzbereich zu erhalten. Es schließt ein Dämpfungsglied mit etwa 10 dB an, das zwei Zwecke erfüllt:

1. Ein gute Anpassung bis in der GHz Bereich sicher zu stellen. Das ist für geringe Messfehler unerlässlich. Eine Rücklaufunterdrückung von > 20 dB wurde im gesamten Frequenzbereich erreicht.

2. Die reverse Spannung für die low Barrier Schottky Diode zu begrenzen, da manche Typen schon bei 4 Volt durchbrechen.

Ein hochohmiger Widerstand von der Kathode nach Masse dient als Schutzmaßnahme, weil manche Dioden sehr ESD empfindlich sind.

Als erstes werden die Durchkontaktierungen an den im Layout ersichtlichen Bohrungen vorgenommen. Hohlnieten wären ideal, es geht aber auch mit kurzen Silberdrahtstücken.

Als Eingangsbuchse kommt SMA, N oder BNC in Frage. Es können nur Buchsen mit Teflon Dielektrikum verwendet werden, da die Platine direkt an die Buchsen Rückseite gelötet wird. Der Innenleiter wird auf  1 mm gekürzt und flach gefeilt. Je nach Buchse sind noch etwas Feilarbeiten an der Platine notwendig, damit diese bündig an der Buchse anliegt und der Innenleiter direkt auf dem Lötpad aufliegt.

Zuerst wird der Innenleiter, dann die Masseanschlüsse oben und unten an der Buchse verlötet.

Der Abschlußwiderstand wird mittig in die Platine in die bereits erwähnte Aussparung gelötet. Der Masseanschluß wird auf Vorder- und Rückseite verlötet. Der andere Anschluß nur auf der Layoutseite. Die rückwärtige Masse muss ein wenig ausgeschnitten werden, um keinen Kurschluß zu riskieren. Die Widerstände müssen in der Größe  1206 sein, wegen der Belastbarkeit im Dämpfungsglied. Parallel zu schaltende Bauteile wie Koppelkondensator und die Widerstände im Dämpfungsglied werden vor dem Einbau bereits zu einem soliden Paket verlötet und dann gemeinsam stehend eingelötet.

Von der Diode BAT62 gibt es verschiedene Ausführungen. Es eignet sich die Einzeldiode und die Doppeldiode. Andere Bauformen, besonders die leadless Typen sind hier nicht verwendbar.
Fast gleichgute Resultate liefert die Glasdiode 1SS99 von Toshiba, allerdingst muss diese extrem kurzdrähtig eingelötet werden.
Bisher konnte ich bei Beschaffungsproblemen mit einem Teilesatz für € 10.- samt Porto helfen. Da jedoch die Beschaffungskosten speziell von induktionsfreien Widerständen und Bat 62 in Kleinmengen exorbitant gestiegen sind, kann ich diese Hilfe leider nicht mehr anbieten.

Umschalter, Präzisionstrimmer und Messwerk werden frei verdrahtet. Die Trimmer lassen sich übrigens sehr solide an den Schalterkontakten befestigen. Ich verwende hier immer zweipolige Umschalter, wegen der dann vorhandenen “Lötstützpunkte”

Kalibrierung:

Hier führt kein Weg um einen kurzzeitigen Zugang zu bereits kalibrierten Equipment vorbei.

Die Frequenz sollte im Bereich des geplanten Haupt-Einsatzgebietes liegen, da so die Genauigkeit am besten ausfällt.

Gut bewährt hat sich zB. ein regelbarer Sender für 70 oder 23cm samt gutem Wattmeter und Leistungsdämpfungsglied. Noch besser wäre ein Leistungsmessender, aber wer hat dazu schon einen Zugang?

Es muss auf jeden Fall für jeden Bereich der Trimmer für Vollausschlag kalibriert werden und zusätzlich der Wert für ein Viertel der Skalenendwert Leistung auf der 100 uA Skala notiert werden. Dieser Wert ergibt den Korrekturfaktor zum Zeichnen der Skala. Bei einer streng quadratischen Diodenkennlinie wären das 50 Skalenteile. Bei kleinen Pegeln geht die Anzeige allmählich in eine leistungslineare Kennlinie über, sodaß sich in der Praxis eine Mischform zwischen quadratischer und linearer Skalenteilung ergibt.

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