Meten aan een zender met Oscilloskoop of Spectrum analyzer.

Op 1 december 2022 16:09:03 schreef bprosman:
In het "Nieuwe Scope" deel ging het bijna mis door een te grote ingangsspanning. Dat spanningsdeel en differentiele probe etc snap ik wel. Wat ik me afvraag, stel je wil aan een zender meten met , 5 ,10, 50 Watt uitgangsvermogen. Hoe doe je dat met een Oscilloscoop of Spectrum analyzer.
De oscilator/modulator, pll etc snap ik nog , daar zit geen vermogen en geen hoge spanning achter, dus kun je zo aanprikken.

Maar hoe zit dat als je zeg, een 50 Watt eindtrap wil meten op een spectrum analyzer of er rommel op zit, met een verzwakker oid ?

Een spectrum analyzer etc heeft een dummyload aan boord, een afsluitweerstand derhalve, die maar een bepaald vermogen kan dissiperen. Dat staat in de manual en ook meestal bij de ingang. Bij grotere vermogens wordt dan vaak gemeten met een externe dummyload, waarin tevens een ingebouwde verzwakker zit. Die verzwakkerwaarde is opgegeven bij de dummyload en die moet je daarom optellen bij de meetwaarde die de spectrumanalyzer aan geeft.

Een voorbeeld
100W N male to female connector RF attenuator,-50db,DC to 3GHz,50 Ohm

die maar een bepaald vermogen kan dissiperen. Dat staat in de manual en ook meestal bij de ingang

Duidelijk, nu herinner ik me weer dat 40 jaar geleden of zo de Veron een schema van een met trafo olie gekoelde dummy load heeft gepubliceerd. Daar zat ook een meetverzwakker in.

Een spectrum analyzer ingang is erg kwetsbaar. Standaard is het aan te raden om (bijna) altijd een externe verzwakker op de ingang aan te sluiten.

meestal heeft een spectrum analyser een ingangs gevoeligheid van 10dBm, dat is 10mW.
Demp het vermogen van het te meten apparaat dus tot 10mW en je zit in de meeste gevallen dan wel goed.
Er zijn in de handel daarvoor speciale meet weerstanden die 10dB of meer verzwakken en je zet er daarvan een aantal achter elkaar.

Ik heb een 50 dB 100W verzwakker (a la buzzy model) die ik standaard op m'n HP 22Ghz SA schroef. Die verzwakker heeft al een N-connector. Op m'n SA kan ik ergens in het menu aangeven dat ik er een 50 dB verzwakker voor heb hangen en dan rekent deze automagisch de dBm's om.

Ik had ook een 20 dBm 5W versie, maar die is 'gestorven' in een piek tijdens mijn AM-zender avonturen.

Tevens heb ik een hele rits aan SMA-converters plus SMA-kabels om e.e.a. te kunnen aansluiten op RSP-Duo (die nog gevoeliger is voor overload) en china-RF-powermeter. In die powermeter kan ik ook weer die -50 dBm correctie ingeven.

Overigens kan m'n SA wel tot 22 GHz meten maar werkt de TR-gen maar tot 4 GHz.

Dat strookt dan weer wel met de specs van m'n verzwakker.

Een oscilloscoop is wat makkelijker in de omgang, maar die gebruik je niet zo vaak in zenders. De ingangsimpedantie is meestal 1 of 10MΩ waardoor het vermogen dat in je scope (of verzwakker) gedissipeerd wordt zeer klein is.
Je moet al gauw 10% vervorming hebben om dat als afwijking op de sinus te kunnen zien, en 10% vervorming is voor een zender heel erg vuil, waardoor het vooral een gereedschap is om defecten mee op te sporen.

Als je een scope hebt met 50v(p) maximum ingangssignaal, dan moet je gewoon opletten dat je uitgangsspanning daar niet aan komt.
50v RF bij 50 ohm is al aardig wat vermogen.
Is je ingangsspanning 50v max, dan kan je nog een conventionele 1:10 probe bijschakelen en je mag al 500v hebben.

Je moet niet aan de antenne zelf gaan meten met een scope. De spanning op de antenne kan honderden volts worden, afhankelijk van het type.

Maargoed - een oscilloscoop gebruik je meestal niet aan de eindtrap van een zender, lijkt mij. Hooguit als je extreme harmonischen uitstoot hebt door een defect of ontwerpfout. Dan kan je gaan kijken vanaf welke trap het signaal zichtbaar vervormt.

Bij hoogimpedante trappen wel uitkijken - je oscilloscoop vormt uiteraard een belasting. Soms kan het handig zijn om een 'snuffel-lusje' te maken van een paar slagen draad om zo niet direct met de verdachte trap te koppelen.

Hallo bprosman,

Goeie vraag het verschil tussen een scope en spectrum analyzer is jou wel bekend.
Toch nog even voor de duidelijkheid een scope is totaal breedbandig van kop tot staart,
een spectrum analyzer is selectief maar de kop is breedbandig ( geen verschil met de scope )!

Het verschil..... met een scope meet ( zie ) je alles tegelijk in het tijddomein een,
betrouwbare amplitude is niet vast te stellen tenzij je een signaal aanbied.
Met de spectrum analyzer vindt een heterodyne proces plaats waarbij,
het verschil veel lager ligt dit is het middenfrequent hier kan selectiviteit gemaakt worden !
Maar ook met je spectrum analyzer wordt de dynamiek bepaald door de ingang,
ruis aan de ene kant en intermodulatie aan de andere kant.

Nu jou vraag het meten aan een zender met midden of groot vermogen.
Een verzwakker in de vorm van een richtkoppel element is een redelijke oplossing,
zeg een koppel demping van 40 tot 60 dB 100 tot 1000 x verzwakking.
Hiermee bescherm je de ingang en je bent niet afhankelijk van de ingangsaanpassing van het meet apparaat !

Nadeel alles wordt met 40 tot 60 dB verzwakt dat wil je niet je moet wel een heel slecht signaal hebben,
wil je nog iets zien van rommel.
Het liefste zou je alleen de gewenste frequentie willen verzwakken dit om de dynamiek te vergroten,
denk aan de audio techniek !
Wat je dus nodig heb is een sperfilter om de gewenste frequentie te onderdrukken en de rest door te laten.
Op deze wijze maak je van de spectrum analyzer een wave analyzer zeg maar een ontvanger

Zo'n sperfilter is niet simpel je wil een zeker sperdiepte bereiken maar ook een bandbreedte,
daarbij zou je een en ander afstembaar willen maken.
Ook de stabiliteit is een uitdaging maar het is zeker te doen veelal gaat het om de harmonische dus ongeveer 1 octaaf verder....

Groet,
Henk.

Twee zelf te maken inline verzwakkers:
https://www.qsl.net/sz1a/download/build%20an%20rf%20power%20meter.pdf
http://www.ad5x.com/images/Articles/Tap50dbRevA.pdf

Van mijn kant iedereen bedankt die feedback heeft gegeven.

@Electron920
Het verschil is mij bekend en gaf het eigenlijk als voorbeeld en het begint me duidelijk te worden : Via een dummyload/verzwakker dus, wat ik al vermoedde, had alleen geen idee hoe zo iets er uit zag.

@Ledlover, duidelijk verhaal, dank.

meestal heeft een spectrum analyser een ingangs gevoeligheid van 10dBm, dat is 10mW.
Demp het vermogen van het te meten apparaat dus tot 10mW

Nog duidelijker

Iedereen die ik niet bij naam genoemd heb uiteraard ook bedankt voor jullie reacties, er is mij een hoop duidelijk geworden. Zeker ook de zelfbouw plaatjes.

@electron920 heeft, of misschien: had, wel een punt.
Je wilt de spectrum analyzer niet kapotmaken met te veel vermogen, maar lang vóór dat punt gaat hij weliswaar niet kapot, maar al wel vervormen. Dat wil je niet, want je wilt harmonischen en andere spurioussen (spurii ) zien die uit de zender komen; niet die die de analyzer er zelf bij bedacht heeft.

Als je nu een beetje knappe zender hebt, die aan regels/richtlijnen voldoet, dan zitten zijn spurii minstens 60 dB onder het uitgangsvermogen. Ga je nu het signaal verzwakken tot een 'te' veilige waarde, dan komen die producten onder de ruisvloer van de analyzer terecht, en dan zie je ze niet.
Het vergt dus enige stuurmanskunst, het signaal precies genoeg te verzwakken zodat je meting zinvol blijft.

Iedere technicus kent de truc om het niveau te controleren: geef 1 dB extra verzwakking. Gaan de spurii óók 1 dB naar beneden? Dan zit je wel goed. Gaan ze méér naar beneden? Dan is de analyzer bezig je voor de gek te houden, en is het ingangssignaal nog te hard.

Vroeger was dit probleem erger, en vandaar dat men dan soms de werkfrequentie van de zender apart extra verzwakte, met een notch filter (vaak een trilholte, 'cavity', wat vanaf zo'n 100 MHz goed te doen is).
Tegenwoordig hoeft dat niet meer, en zelfs met een amateur-Rigol kun je de 60 dB-grens wel controleren, máár, zoals gezegd: mind your step (de 'attenuator step').