Kalibriergenerator 0 dBm 3,58 MHz

    Hallo Om's,
    für Abgleich- und Messzwecke benötigt man einen solchen Kalibriergenerator (und ein einstellbares Dämpfungsglied).
    Ausgangspunkt für mein kleines Projekt war die Arbeit von Andreas, DL4JAL, die im Funkamateur FA 4/16 S.354 sowie auf seiner Homepage veröffentlicht ist. Einen Großteil seiner Schaltung habe ich übernommen, aber es gibt auch Änderungen:


    - Ich gehe von einem Sinus- Oszillator aus. (wegen der spektralen Reinheit des Signals)
    - Das Stellglied ist ein Dual-Gate- MOSFET.
    - Das Signal wird selektiv ausgekoppelt (Resonanzkreis)
    - Der Operationsverstärker, der die Regelung übernimmt, läuft nicht mit "unendlicher" Verstärkung, sondern diese wird begrenzt auf Vu = 30.
    (inzwischen - 17.09.2016- hat Andreas seine Schaltung korrigiert.)
    - Für die Spannungsversorgung reicht eine 9V- Batterie.


    Die Schaltung wurde auf einer Lochrasterplatine aufgebaut, wobei das Auflöten der winzigen Dioden und des BF1009 nur mit Geduld und einem spitzen Lötkolben zu bewerkstelligen ist.
    Der Abgleich erfolgt mit einem kommerziellen Gerät. Ich bin gespannt auf die Messergebnisse, besonders im Spektrum- Analysator.
    73, Wolfgang

    Nun ist alles im Gehäuse, und ich war neugierig auf die Unterdrückung der Harmonischen.
    Den Ausgangspegel habe ich zunächst mit Ge- Diode und Voltmeter auf 315 mV eingestellt,.


    Mit dem Abschwächer -73 dB zeigte mein IC706 ca. S9 +10 an. Die Abschwächung 79 dB ergab S9- Anzeige.
    Das ist also mein Bezugswert.
    Ergebnisse:
    7160 kHz -35 dB
    10740 kHz -48 dB
    14314 kHz -62 dB


    Ist das nun gut oder zumindest brauchbar? Was meint Ihr?

    Zitat von DH1AKF

    - Ich gehe von einem Sinus- Oszillator aus. (wegen der spektralen Reinheit des Signals)


    Welchen Vorteil siehst du da für die Kalibrierung?


    Zitat von DH1AKF

    Das Signal wird selektiv ausgekoppelt (Resonanzkreis)


    In einem Resonanzkreis sehe ich gegenüber einem Tiefpass Nachteile für die Stabilität der Regelstrecke



    Zitat von DH1AKF

    Der Operationsverstärker, der die Regelung übernimmt, läuft nicht mit "unendlicher" Verstärkung, sondern diese wird begrenzt auf Vu = 30.

    Nach den Zusammenhängen der Regelungstechnik bestimmt die Verstärkung des Reglers die Abweichung zwischen Soll- und Istwert, man hält sie so hoch wie möglich, am besten unendlich. Bei einer Verstärkung von nur 30 verbleibt ein beträchtlicher Restfehler. Dieser reine Proportionalregler ohne integrierenden Anteil hinterlässt eine bleibende Regelabweichung von 100% / Regelverstärkung = 3,3%.


    Das Problem der Stabilität eines Regelkreises beherrscht man normalerweise deshalb nicht durch eine Minderung der Verstärkung, sondern durch die Beeinflussung des Zeit/Sprungverhaltens des Reglers. Statt eines problematischen P-Reglers mit hoher Regelabwechungung wie in dieser Schaltung schaltet man den Regler-OP als PI oder PID-Regler. Damit kann man einerseits die Verstärkung hoch machen und damit die Regelabweichung eliminieren. Und kann andererseits die Phasendrehung so einstellen, dass die Regelstrecke stabil bleibt.


    Was mir auch auffällt: Der Istwert Detektor, die Diode BAT43 greift nicht direkt am Ausgang vor dem Dämpfungsglied ab, wo er soll, sondern viel früher am Drain des FETs und sogar vor dem Schwingkreis. Was zur Folge hat, dass der Frequenzgang aller Elemente hinter dem Drain - insbesondere der kritische Resonanzkreis - nicht in die Amplitudenegelung eingehen und nicht ausgeregelt werden. Des Weiteren ist der Innenwiderstand des Generators durch die Wahl des Istwert-Detektorabgriffpunkts nicht mehr konstant (virtuell 0 Ohm) sondern wird vom Resonanzkreis beeinflusst. Beides sehe ich als nachteilig in dieser Anordnung.


    Kurzum frage ich mich, worin der Vorteil liegt, die Regelungseingeschaften der Gesamtanordnung gegenüber dem Original von DL4JAL zu vermindern nur um einen Sinus am Ausgang zu erhalten?


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Einmal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Hallo Wolfgang und Günther,


    nur zur Vervollständigung der Beiträge.


    Andreas, DL4JAL hat den Kalibrator nach Thomas Moliére, DL7AV neu interpretiert und mit SMD Bauteilen umgesetzt.


    Ich hatte seiner Zeit das Platinenlayout von Hans-Peter DL2KHP verwendet:
    # http://www.dl2khp.de/projekte/kalibrator.html


    Und ich bin zufrieden mit dem Tiefpassfilter und der Signalform.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Zitat von DC5PI

    Andreas, DL4JAL hat den Kalibrator nach Thomas Moliére, DL7AV neu interpretiert


    Danke für den Hinweis, Uwe,
    Und wie man in der DL7AV Ursprungsschaltung sieht (Bild), wurde dort ein I-Regler verwendet, mit Regelabweichung gegen 0. Und die Istwert-Detektordiode greift am Ausgang vor dem Anpassungspad ab. So ist die ganze Anordnung inklusive Ausgangsfilter in die Regelung einbezogen und so macht es regelungstechnisch Sinn.


    73, Günter

    Hallo Günter und Uwe,
    schön, dass sich hier mal jemand äußert, Danke für eure Beiträge!
    Inzwischen habe ich das Gerät am Messplatz von Roland, DK4RC kalibriert, und konnte meinen Red Pitaya damit (und mit einem einstellbaren Dämpfungsglied von Texscan) vermessen.


    Zu Euren Anmerkungen:


    Uwe schreibt:

    Zitat von DC5PI

    Und ich bin zufrieden mit dem Tiefpassfilter und der Signalform.

    Das wundert mich nicht, denn ich habe dieses Tiefpassfilter (Variante DL4JAL) mit LTSpice einmal simuliert, und ich war selber überrascht von den guten Werten.


    Ein Vergleich meines Schaltungsvorschlages mit dem von DL4JAL zeigt, dass meine Schaltung meist etwas hinter der anderen zurückbleibt (gerundete Werte):


    Harmonische DL4JAL DH1AKF
    1. (7 MHz) -28 dB -31 dB
    2. (10,7MHz) -48 -45
    3. (14 MHz) -61 -58
    4. (21,4 MHZ) -71 -64


    Ich habe auch ein Bandfilter simuliert, kam aber auf keine wesentliche Verbesserung.


    Was die Regelungseigenschaften betrifft, bin ich eigentlich zufrieden: Es zeigen sich keine Regelschwingungen, und am Messplatz war das Signal stabil.
    Einzig der Stellbereich ist etwas zu klein, hier wäre ein Einstellregler von 2,5 kOhm günstiger. Ich habe einen Einstellregler mit Schneckentrieb verwendet.


    Zum Einwand von Günter, dass die Gleichrichterdiode für den Istwert falsch platziert sei, möchte ich darauf hinweisen, dass der Trafo ein festes Verhältnis (5:1) zwischen Mess- Spannung und Ausgang erzwingt. Der Praxistest beweist, dass es so auch funktioniert...


    Als Verbesserungs- Idee könnte man beide Methoden kombinieren: Die Sinus- Erzeugung, selektive Signalauskopplung und den 5- poligen Tiefpass. Dann hätte man ein noch besseres Spektrum.


    73, Wolfgang