250 W DUMMY LOAD (KÖR YÜK)ve  RF GÜÇÖLÇER

Verici ve anten ayarlamalarında kör yük (dummy load) vazgeçilmez bir alettir. Basitçe 50 Ohm'luk bir direnç olan kör yük, yapılan denemeye göre çeşitli dayanma güçlerine sâhip olarak üretilir. Birkaç watt'dan kilowattlara kadar kör üretilmekdedir. Basitçe bir direnç olduğuna göre yüksek güçlü dirençlerle bir kör yük yapmak zor değildir. Ancak, dirençler çeşitli tekniklerle üretildiklerinden kör yük olarak kullanılan direncin RF karşısında nasıl davranacağı önemlidir. Nitekim, yüksek güçlü dirençlerin pek çoğu tel sarım olarak üretildiklerinden, direnç, RF'e karşı aynı zamanda bir bobin gibi de davranacakdır. İşte bu sebeple kör yük için özel dirençler gerekir.

Yüksek güce dayanabilen  alüminyum nitrit direnç

Anaren firması, Alüminyum nitrit'ten yüksek güçlü ve 50 ohm'luk dirençler üretmekdedir. Bu dirençler sâyesinde kör yük yapmak oldukça kolay hâle geliyor. Anaren'in G250N50W4 kodlu direnci, 250W'lık bir güce dayanabilmektedir. Expkits firması üzerinden Mouser'dan bu direnci sipariş etdim. Direnç, 2.2 GHz'e kadar kullanılabilmektedir.

Devreyi sâdece bir kör yük olarak tasarlamıyorum. Aynı zamanda bir RF güç ölçer de ilave edeceğim.

Devre, hava veya yağ soğutmalı olacak.

MUHTEMEL DEĞERLENDİRMELER

Kör yük devresinde RF güç ölçümü için önce Analog Devices'ın logaritmik kuvvetlendiricilerinden birini kullanmayı düşündüm. Ancak, burada iki türlü problem ortaya çıkıyordu: Analog Devices'ın logaritmik kuvvetlendiricileri ya DC ilâ 500 MHz arasında (AD8307 gibi) ya da 100 MHz ilâ 2.5GHz arasında (AD8313 gibi) çalışıyordu. Yâni ya 500 MHz'i üzerinden ya da 100 MHz'in altından vazgeçmek gerekiyordu. Ayrıca, bu tümdevrelerin dBm cinsinden çıkışlarını mW'a çevirmek için gerekli üs alma fonksiyonu olan -Proton PICBASIC'in- POW komutu ya 16 serisi PIC'lerde kullanılamıyordu ya da 18 serisi PIC'lerde yaklaşık 3k program hafızası "yiyor"du. Bu tümdevrelerin fiyatını ve temin etme zorluğunu da düşününce aslında problemler 3'e çıkıyordu. Bu yüzden bir ADC vasıtası ile işi çözmeye karar verdim.

Bu ikinci yaklaşım, kör yükün uçlarında oluşan gerilimi ölçmek esasına dayanıyor. Bu esnada K4EAA çağrı işaretli Amerikalı bir amatörün "Building a Dummy Load and Measuring Power Accurately" başlıklı sayfasından çok faydalandım.

Burada, kör yükün uçlarındaki gerilim voltmetre ile ölçülüyor. Diyot üzerinde 0,4v. gerilim düşümü olduğu da hesaba katılıyor. Diyelim ki, kör yüke RF uygulandığında V çıkış noktasında 51v. ölçülüyor.

51+0.4=51.4V Bu gerilim değeri tepeden tepeye (p-to-p) olduğu için bu değeri RMS'e çevirmek gerekiyor. Bir PP gerilim değerini RMS'e çevirmek için PP değeri 1.414'e bölünmelidir.

Vrms=51/1.414=36.06V olacaktır. Güç hesabı için Vrms'in 2. kuvveti (karesi) yükün değerine bölünmelidir. Bizim örneğimizde yük 50 ohm'dur.

Dolayısıyla;

P=(Vrms^2)/Z formülünden --> P=(36.06^2)/50 --> P=26W bulunur.

Bu esas uygun olarak hazırlamayı düşündüğüm devrenin blok şeması şöyledir:

 Bu devre ile 250W'a kadar olan güçleri ölçmeyi düşünüyoruz. 250W güç uygulandığında 50 ohmluk yükün uçlarında 158V (pp) gerilim oluşacakdır. Bu gerilimi bir PIC'in ADC'sinin ölçebilmesi için maksimumu 5v. olan bir değere bölmek gerekiyor. R1 ve R2 dirençleri ile kurulacak bir 40'a gerilim bölücü ile 158V 3,95v'a düşecekdir. Bu değeri PIC'in ADC'si ile okuyup çıkan sonuçtan W olarak gücü hesaplamak mümkün olacakdır.

Bu amaçla bir excell hesap tablosu hazırladım. Bu tabloda, 0.1W ilâ 250W'ın yük üzerinde oluşturacağı  gerilimi Vrms ve Vpp sütunlarında, bu gerilimin 40'a bölünmüş değeri de /40 mV sütununda görebilirsiniz. Daha sonra PIC'in 10 bitlik ADC'ü ile elde edilecek değerler, elde edilen değerlerin gerçek değerler ile farkı ve LCD'de okunacak güç değeri ilgili sütunlarda hesaplanmışdır. Kağıt üzerinde en büyük okuma farkı 182 mW ile 250w'ta görülmektedir. Ancak, sistemin genel olarak hesabı %1 tolerans ile ölçüm yapılabileceğini göstermekdedir.

DEVAM EDECEK..