Hallo, ich will HF-Spannungen messen, indem ich für mein Multimeter einen Tastkopf bauen, der die HF in für das DMM lesbares wandelt. Kleinste Spannung soll 1 mV sein. Die erforderlichen Gleichrichterdioden haben aber alle einen Spannungsabfall von 200 mV. Wie kann ich dieses Problem lösen? Gruss Robert
In Serie zu jeder Dioden noch ne zweite in Gegenrichtung dranhaengen. Das kompensiert sich dann schon und am DMM wirst du irgendwas mit 1mV messen. Der Vorteil dabei ist, du belastest das Messobjekt minimal. Im Ernst, ohne Verstaerker wird das nichts.
Statt der Diode ein log. Detektor von Analog Devices? http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsdetectors/products/index.html den AD8307 hat sogar Reichelt http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsdetectors/ad8307/products/product.html
Unterhalb ca 20mV hat die Diode eine annähernd quadratische Kennlinie. Das heist die Ausgangsspannung der Diode ist proportional der HF Leistung. Bei 1mV HF Spannung kann man bei einer Zero Bias Shottky Diode mit etwa 100nV-1uV Gleichspannung rechnen. Firmen wie Rohde&Schwarz betreiben einen sehr hohen Aufwand, um die Diodenkennlinie zu linearisieren. Heute wird die Diodenkennlinie in einen Rom abgespeichert, und zwar individuell für jede Diode. Früher hat man die Diodekennlinie mit Hilfe eines Regelkreises und einen zweiten Diodenpaar rausgekürzt. Ein Fehler bleibt aber bei allen Verfahren übrig. Das ist die Temperaturdrift, die bei 1mV HF nicht unerheblich ist. Also ganz so trivial wie der R-Freitag es möchte ist es leider nicht. Die Lösung mit einer Diode direkt am Multimeter geht brauchbar erst ab ca 200mV HF-Spannung. Ab da ist die gleichgerichtete Spannung im etwa proportional der HF-Spannung. Ralph Berres DF6WU
Hallo Robert, wenn ich mich recht erinnere gab es soetwas kommerziell früher mal von Philips (jetzt Fluke). Die Nummer ist PM9211 und wenn Du in der Bucht nach 390072952462 suchst, findest Du ein Bild. Dies nur als Hinweis. Und NEIN, das war natürlich NICHT meine Auktion, die ich hier versuche auf plumpe Art nachträglich zu promoten. Grüße
Hallo Christian So ein Messkopf gibt es auch heute noch von verschiedenen Firmen. Es gab sowas auch von Hameg. Aber nicht für Messung von 1mV HF wie Robert es wollte. Die zeigen alle erst ab ca 200mV HF was brauchbares an. Ralph DF6WU
>erst ab ca 200mV HF
Gar nicht wahr, die Gleichrichtung funktioniert auch schon früher. Es
entstehen zwar recht kleine DC-Spannungen (mV), aber die stehen ja
trotzdem noch in einem eindeutigen Verhältnis zur HF-Spannung. Du kannst
locker 30dB kleinere Werte messen, als du behauptest.
Hallo Bernhard Ich hatte weiter oben geschrieben das die gleichgerichtete Spannung unterhalb etwa 20mV der HF-Leistung proportional ist. Eben auf Grund der Tatsache das die Diodenkennlinie in diesem HF-Spannungsbereich im etwa einen quadratischen Verlauf hat. Im Bereich von 20mV bis ca 200mV geht die Kennlinie allmählich in einen linearen Verlauf über. Erst oberhalb 200mV ist die gleichgerichtete Spannung proportional der HF Spannung. Das gilt zumindest für Germaniumdioden und Zero-Bias Schottky Dioden. Da ein normales Multimeter nun mal eine Spannung anzeigt, ist die Anzeige nun mal nur oberhalb 200mV proportional. Es wird hier der Spitzenwert angezeigt. Natürlich zeigt das Multimeter bei kleineren Spannungen noch irgendwas an, man kann dann aber nur schwer bis garnicht auf die wirklich anstehende HF Spannung schließen. Wenn man so kleine Spannungen wie 1mV HF anzeigen will, muss man die gleichgerichtete Spannung erheblich verstärken und die Kennlinie wieder entzerren. Bei 1mV HF ist die Spannung nach der Diode nur noch im 100nV Bereich groß. Nobelfirmen der HF Technik wie Rohde&Schwarz treiben dafür einen erheblichen Aufwand, siehe z.B. URV5.Ich glaube kaum das sowas in einen normalen HF Tastkopf für Multimeter integriert ist. Aber ich lasse mich gerne eines besseren belehren. Man muss mir nur den Beweis erbringen. Ralph DF6WU
Dioden-Tastköpfe für Oszilloskope gibts sogar beim großen C http://www.conrad.de/goto.php?artikel=125989 HF-TASTKOPF C9000 von Testec 66,63€ Bandbreite: 350 MHz wie hoch soll denn die Hochfrequenz reichen? Eingangswiderstand: 10 mΩ - nanu , sollte das Mega heißen?
Christoph Das ist kein HF-Gleichrichterkopf sondern ein Oszillografentastkopf mit einen 10:1 Teiler, welches bis zu einer Grenzfrequenz von 350MHz spezifiziert ist. Der hat natürlich 10Mohm Eingangswiderstand. Zumindest bei niedrigen Frequenzen. Dem paralell liegt noch eine Kapazität von ca 13,5pF. Bei 350MHz kann man sich ja leicht ausrechnen welche Impedanz dies entspricht. Aber der Testek DE112 ist so ein Kanidat wie du ihn meinst.Und da steht auch dabei Ansprechspannung 250mV Ralph DF6WU
Hallo, wie wäre es wenn man die HF mittels C entkoppelt, und eine Vorspannung anlegt, also die Diode gerade leitend ist. mfg René
Mal zum Vergleich; mein selbstgebauter Diodenmesskopf mit 50 Ohm geht bis ca. 10 mV hinunter (-25 dBm). Er verläuft näherungsweise linear bis 400 mV (+5 dBm). Bei -25 dBm liefert er noch 0,1 mV Gleichspannung, was mit einem Multimeter noch gut aufzulösen ist.
Guido schrieb >Mal zum Vergleich; mein selbstgebauter Diodenmesskopf >mit 50 Ohm geht bis ca. 10 mV hinunter (-25 dBm). Er >verläuft näherungsweise linear bis 400 mV (+5 dBm). Linear bezogen auf Leistung oder Spannung? Ist wohl eher die Leistung. Was ist bei dir näherungsweise linear? >Bei -25 dBm liefert er noch 0,1 mV Gleichspannung, was >mit einem Multimeter noch gut aufzulösen ist. Erwähnte ich bereits weiter oben. Nur das ich mich auf 1mV HF bezog. R.Freitag wollte aber eine Spannung anzeigen. Oder habe ich mich verlesen? Du bestätigst meine Aussage weiter oben, das der Zusammenhang zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung quadratisch ist, somit das DVM eine Leistungsproportionale Spannung misst. Nur calibriert ist das DVM dann nicht. Es zeigt irggendwas an. Als Trendanzeige aber durchaus verwendbar. Weierhin wollte R.Freitag bis 1mV messen, da kommen aus dem Gleichrichter dann höchstens 1uV raus. Rene schrieb >wie wäre es wenn man die HF mittels C entkoppelt, und eine Vorspannung >anlegt, also die Diode gerade leitend ist Das hat man sogar eine Zeitlang so realisiert. Als es noch keine Zero Bias Dioden gab, bzw. sie extrem teuer waren. Man kann damit tatsächlich die Empfindlichkeit einer Diode um bis zu 20db erhöhen. Die Temperaturabhängigkeit hat man sogar durch eine zweite ebenfalls mit den gleichen Strom vorgespannte Diode versucht zu kompensieren. Die Linearität war allerdings in der Praxis mehr als bescheiden, so das man schnell wieder davon abgekommen ist. Ralph Berres DF6WU
>wie wäre es wenn man die HF mittels C entkoppelt, und eine Vorspannung >anlegt, also die Diode gerade leitend ist Ich hatte das mal hier als Spielerei ausprobiert: Beitrag "Re: HF Millivoltmeter" aber unter -30dBm kam ich dabei auch nicht, was an dem verwendeten OpAmp und hauptsächlich an der Temperaturdrift der Bauteile lag.
Hallo Kupfer Michi Ich habe deinen Tread HF-Milivoltmeter gerade gelesen. Deine Schaltungsidee konntest du in dem URV4 von Rohde&Schwarz wieder finden. Der ging immerhin bis 1mV hinunter. Den Messkopf gab es sowohl mit den Germaniumdioden GD742 als auch mit den BAT16. Der URV5 arbeitet nach einen anderen Prinzip. Er hat am Ende des Messkopfkabel ein Steckergehäuse in welches sich ein Eprom befindet. Die Diodenkennlinie wird individuell für jeden Tastkopf in das Eprom abgelegt. Beim Einstecken des Messkopfes ins Grundgerät wird das Eprom ausgelesen und mit dem gemessenen Ergebnis verrechnet. Der Frequenzgang ist übrigens sowohl bei dem URV4 als auch bei dem URV5 bis ca 1,5 GHz innerhalb 0,5db glatt. Ich habe mal versucht für den URV4 einen Messkopf mit den Dioden BAT62 selbst zu bauen. Aber sie ist eben doch nicht gleich der BAT16. Die Schleifenverstärkung des URV4 hat bei mir nicht ausgereicht um einen stabilen Nullpunkt zu bekommen und die BAT62 war auch nicht so empfindlich wie die BAT16. Ich habe übrigens beide Geräte im Einsatz. Ralph Berres
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Meine Schaltungsidee hatte ich ursprünglich von hier: Analog Circuits Cookbook, Page 146ff http://www.kb7tbt.com/manuals/Ham%20Help%20Manuals/Analog-Circuits-Cookbook.pdf Die R&S URV Serie hatte ich mir dann auch noch angeschaut, aber die genaue Wechselwirkung der 4 Dioden mit den ganzen Anpassimpedanzen im Tastkopf war mir dann doch etwas zu kompliziert und ich blieb bei meinem ersten Versuch bei meiner einfacheren Variante. >bis ca 1,5 GHz innerhalb 0,5db glatt Das scheint weniger das Problem zu sein. Mit meiner BAT62 & und einem haarstreubenden Fädeldrahtaufbau komme ich in vergleichbare Regionen (mehr als 1.3GHz gibt mein Generator nicht her) Der Versuch mit einem Chopper OpAmp steht immer noch aus.
Kupfer Michi Das sieht ja schon sehr schön aus. Bis -50dbm kommst du in der Tat nur mit einen Chopperverstärker. Unter Bama sowiso findest du das Manual von dem URV ( ohne was dran ). Den solltest du dir mal zu Gemüte führen. Der hat in der Tat noch Pegel um die 1mV noch halbwegs stabil messen können. Der URV5 ist natürlich besser, und auch empfindlicher, aber was für ein Aufwand wurde da getrieben. Da ist der Zerhackerverstärker noch mit Fets aufgebaut und zur Nulpunktstabilisierung wurden diese immer mal direkt, mal Kreuzweise an den + und - Eingang des nachfolgenden OP geschaltet um die Drift rauszurechnen. In den HF Milivoltmeter dieser Empfindlichkeit steckt sehr viel Know how des Entwicklers drin. Das ist nicht einfach mit 2 Dioden vor dem Multimeter realisierbar. Ralph Berres
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>Da ist der Zerhackerverstärker noch mit Fets aufgebaut Ja, aber das gewürge wollte ich mir dann doch nicht antun, zumal ich die 1µV Chopper AD8551 & ICL7650 bei Reichelt für 2.50€ gesehen hab. Aber trotz all der Einschränkungen ist es sehr hilfreich und bringt einem im HF Verständniss sehr voran wenn man am PC einfach ein paar Kurven aufzeichen kann. Mit einer reinen Einzelwertmessung mit DMM würde ich abraten, das ist stochern im Nebel.
Hallo nochmal, linear natürlich auf die Leistung bezogen. Hab ja geschrieben "zum Vergleich" und wollte nur zeigen, was mit bescheidenen Mitteln möglich ist. Schaltplan habe ich keinen, der Aufbau ist sowieso das entscheidende. Ich weiß nicht mal mehr was für eine Diode ich verwendet habe, vermutlich 1N5711. Ich habe mich grob am Aufbau von DL5NEG orientiert. Achso: ungefähr linear, weil ich es nicht besser kalibrieren kann (womit auch?). Gruß, Guido
>weil ich es nicht besser kalibrieren kann (womit auch?).
Nimm einen Pegel den du gut am Oszi ausmessen kannst.
Dann bau dir mehrere 20 & 10dB Pi PADs die du ebenfalls mit dem Ohmmeter
einzeln gut ausmessen kannst. Höhere Werte ergeben sich dann durch
hintereinanderschalten.
Wenn du 0805 Widerstände benutzt und die HF Regeln zur Leitungsführung &
Aufbau beachtest solltest du damit eine Linearität von ~+-0.5dB bis 1GHz
hinbekommen.
Besser als nix, wenn man nichts anderes hat.
Guido recht gut gehen BAT62 von Siemens oder die alten Germaniumdioden AA132 z.B. Diese allerdings nur bis ca 500MHz. Ralph Berres
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Hallo, habe auf einem Flohmarkt einen alten HF-Tastkopf für ein Voltmeter gefunden. Hersteller leider unbekannt. Dieser benötigt eine 1,5V Knopfzelle, und ist spezifiziert 10 kHz. ... 800 MHz. An meinem R&S SMDU Messsender liefert er sinnvolle Werte. Der Messbereich kann 1-3-10-30V abdecken. Das zweite Bedienteil ist ein Poti für den Nullpunkt. Irgendwie muß es also doch einen Schaltungstrick geben. (Vorspannung ?) Gruß hans-michael@gmx.net
Hans Michael Bis herab zu einer Spannung von ca 200mV ist das auch kein Problem. Da ist die Gleichspannung noch proportional der HF Spannung. Ab ca 20mV abwärts ist der Zusammenhang quatratisch. Also die DC Spannung ist proportional der Leistung. Die Werte dazwischen sind recht undefiniert. Bei ca 1mV HF Spannung ist nur noch eine Gleichspannung im uV Bereich zu messen. Man kann den Übergang zwischen Spannungsproportionaliät und Leistungsproportionalität mit Hilfe einer Vorspannung etwas nach unten schieben, aber das ist extrem temperaturabhängig und genauer wirds dadurch auch nicht. Ralph Berres
Von avagotech gibts Application notes, http://avagotech.com/pages/en/rf_ics_discretes/schottky_diodes/surface_mount/hsms-2850/# Zero bias small signal detector diode -> Documents speziell zu "zero bias" Dioden, die haben die größte Empfindlichkeit ohne spezielle Vorspannung, der Parameter heißt "tangential sensiutivity"
hallo , bei der DL-QRP AG gibt es einen ferigen Messkopf mit Kalibrierungskurve für den Frequenzbereich 1 bis 30 MHz. Bei selbstbau sind wohl Germaniumdioden erste Wahl.Sie erreichen Empfindlichkeiten von weniger als 1 mv und manche sind bis 90 Volt brauchbar; so dass auch größere Leistungen gemessen werden können. Dioden kann man ja auch Gleichspannungsmässig vorspannen um die Empfindlichkeit zu steigern.. Mfg Herbert Ps: Aus alten UKW_Berichte könnte ich Beiträge kopieren aber nur wenn Interesse besteht.
Nachtrag:Eine Kalibrierungskurve für den Bereich 1KHz und 144MHz gibt es auch dazu. Es ist halt immer die Frage was will man als Ergebnis sehen.Professionelle Ansprüche erfordern teuere Geräte oder Selbsbau mit hohem Aufwand. Am einfachsten haben es die welche nur einen maximum Abgleich erzielen wollen.Al Wochenendprojekt mit dem Ergebnis einer "Eierlegenden Wollmilchsau" ist ein Hf-Tastkopf glaube ich nicht geeignet. Ps.Ist ein Thermische Lösung nicht einfacher...weil mit Gleichspannung zu kalibrieren? Mfg Herbert
Herbert Z. schrieb: > Ps.Ist ein Thermische Lösung nicht einfacher...weil mit Gleichspannung > > zu kalibrieren? Die termische Lösung ist sogar genauer. Sie wird auch heute noch oft angewendet, eben weil sie keine Diodenkennlinie mehr beinhaltet die es zu berücksichtigen gilt. Auch zu dem Nachfolgetyp des URV5 ( URV35 und höher ) gibt es termische Messköpfe. HP praktiziert das schon seit Jahrzenten. Termische Messköpfe haben aber einen entscheidenden Nachteil. Sie sind relativ träge, und relativ unempfindlich, bzw sie haben einen relativ kleinen Dynamikbereich von vielleicht 40dB. Diodenmessköpfe können 70db und mehr Dynamik. Auch sind termische Messköpfe sofern der Dynamikbereich nicht noch kleiner ausfallen soll, und nicht Einschwingzeiten im 10 Sekunden Bereich akzeptiert werden soll, kaum mit Amateurmitteln aufzubauen. Diese Messköpfe haben extrem kleine Abmessungen auf einen Keramiksubstrat. Die Tatsache das die termischen Messköpfe grundsätlich den Effektivwert anzeigen, sogar mit einen sehr hohen Crestfaktor, kann man als Vorteil ansehen. Wobei die Diodenmessköpfe unterhalb 20mV auf Grund der quadratischen Kennlinie auch den Effektivwert anzeigen. Der Crestfaktor wird allerdings um so niedriger je mehr man sich der 20mV Grenze nähert, und erreicht niemals den Wert eines termischen Tastkopfes. Was die erreichbare Grenzfrequenz betrifft gibt es beide Messkopfarten bis ca 40GHz. Ralph Berres
Noch ein Weg der möglicherweise mit Amateumitteln nach Rom führt... Wenn mich meine grauen Zellen nicht täuschen, dann habe ich noch eine andere Variante im Kopf.Es soll Miniaturlämpchen in Sofittenform geben.Der Glühdraht ist ungewendelt und der Warmwiderstand der Lampen liegt zwischen 100 und 200 Ohm.In enger Verbindung mit einem Photoelement plus Anzeigeverstärker ließe sich auch ein mit Gleichspannung kalibrierbarer Messkopf basteln. Mfg herbert
Herbert Es gab vor langer Zeit in den UKW-Berichten mal eine Bauanleitung für ein HF Leistungsmessgerät bis in den Mikrowellenbereich. Da wurden 4 solcher Lämpchen als HF-Abschlusswiderstand in einer Brückenschaltung betrieben. Der HF wurde eine Gleichspannung aus dem Regelverstärker überlagert, welche die Brücke immer so abgelichen hat, das sie 50 Ohm hatte. Mit zunehemender HF wurde die Gleichspannung entsprechend weniger. Das heist die Summe von Gleichstromleistung und HF Leistung wurde konstant gehalten. Und die dazu notwendige Gleichspannung wurde dann gemessen. Das mit dem Photosensor glaube ich nicht das das vernünftig funktioniert, da zu unlinear. Substinuieren nennt man sowas glaube ich. Ralph Berres
Ralph Natürlich hätte diese Umwandlung von Helligkeit in eine anzeigebare Spannung ohne Zweifel einen nichtlinearen Verlauf.Aber beim kalibrieren der Musik dh.Kalibrierspannung zum Messergebnis kann man diese Linearitätsfehler in einer Messkurve erfassen und "bügeln".Schön ist halt ,dass das ganze ziemlich Frequenzunabhängig ist...was man bei einer Diode nicht unbedingt behaupten kann. So eine kalibriererei macht man natürlich nur in dem Leistungsbereich den man auch tatsächlich benutzen will.Bei größeren Leistungen wird man wegen der zulässigen Lampenspannung mit einem Dämpfungsglied arbeiten müssen damit die Birnchen oberhalb 12? bzw.24 Volt? nicht durchbrennen. Ich glaube diese Anordnung wäre flinker als ein rein thermischer Messkopf. Afu ist ein Experimentierfeld ,soll auch inspiriren und kreativ sein. Mfg Herbert
Naja wir haben uns vom eigentlichen Thema mittlerweile soweit entfernt, das hier lauter Lösungen aufgezeigt werden, die nicht mehr so ganz trivial sind. Wie war das ganz oben in dem Tread. Der wollte was ganz einfaches haben für an sein Multimeter anzuschließen. Und das ganze soll bis 1mV herab zuverlässig anzeigen. Ich fürchte sowas ganz einfaches was obige Bedingung erfüllt gibt es nicht. Wenn ja dann wären die ganzen teuren Rohde&Schwarz URV.. überflüssig weil zu aufwendig. Diese Selbstbau Thermischen Leistungsmesser ( Spannungen messen sie ja eigentlich keine ) gehen mit Sicherheit auch nicht bis 1mW runter. Bedenke 1mW sind schon 223mV an 50 Ohm. 1mV sind irgendwas im Nanowattbereich. Mit Selbstbau wird das im Leben nicht detektiert. Da überwiegen Temperaturschwankungen im Raum schon ganze Größenordnungen. Das geht wohl in der Tat nur mit Dioden. Ralph Berres
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