<<

Antenne SWR scanner
Versie pa0nhc 20160118



SWR sweep van mijn 40m/80m raam antenne.


Mijn prototype op gaatjesbord.


SWRsweeper schema pa0nhc (PDF)
Sweeper software pa0nhc voor upload naar een Arduino Pro MIcro board (TXT).
1. Open het TXT bestand in een tekst verwerker, met "Alinea einde = (CR)".
2. Copy de inhoud.
3. Plak het als "Nieuwe Schets" in het "Text" scherm van de Arduino 1.8.0 IDE.
4. Upload het naar de Arduino Pro Micro


XRAY view (PNG)

Onderdelen lokaties (PNG)

Accurate maskers voor een dubbelzijdige DIY print (PDF)
Indien enkelzijdig gewenst :
1. gebruik het bottom copper.
2. breng aan de onderzijde van de print draad bruggen aan (ipv. de groene top copper banen).
(zie XRAYview).


"tinytronics.nl" levert Arduino compatible boards
Zoek daar voor het HC-SR08 DDS bordje met "DDS".

DC2WK Windows application
heeft uitgebreide instel mogelijkheden en geeft een uitgevoerde sweep als een grafiek weer.


Arduino IDE upload software
Arduino SPI software bibliotheken
Sparkfun Arduino boards - alle info
.
Pro Micro hookup guide
.

K6BEZ info.


Er zijn op Internet meerdere versies van een Antenne SWR Sweeper te vinden, gebruik makend van diverse combinaties van processor en DDS boards. Dit zijn GEEN antenne netwerk analysers, want ze geven alleen een SWR grafiek. Het zijn wel goedkope, handige instrumentjes om snel en makkelijk mbv. een laptop/PC het SWR verloop van antennes te bekijken.

Hieronder mijn versie van een "Antenne SWR sweeper", uitgevoerd met goedkope (compatible) 5Volt Arduino Pro Micro en 5Volt (20 pennen) 9851 DDS bordjes. Hiermee kan tussen 0,8MHz en 89MHz getest worden. De DC2WK Windows software heeft uitgebreide instel mogelijkheden. Helaas niet altijd stabiel.

Let op: voor andere bordjes dan de door mij gebruikte, moet de inhoud van het "sweeper.txt" programma bestand aangepast worden (definities van aansluit pennen). Ook de door mij ontworpen print is dan niet bruikbaar, de verbindingen met de bordjes zullen gewijzigd moeten worden.

        Resultaten.
Als de antenne aansluiting belast wordt met 0,25W metaalfilm test weerstandjes met waardes tussen 39 Ohm ent 390 Ohm , worden bij een lage frequentie van 1-2MHz correcte SWR grafieken weergegeven. Bij hogere frequenties en hogere weerstand waardes dan 100 Ohm wordt de invloed zichtbaar van de parasitaire zelf inductie van de weerstanden, de zelf inductie van een kortsluit draad, en de capaciteit van een open BNC chassisdeel. Goede dummy loads gaven perfect vlakke grafieken.van 0,8MHz tot 89MHz.

Het bleek nu eenvoudig om de optimale aftakking op de 80m aanpastrafo van mijn raam antenne op de juiste winding aan te brengen.

Omdat de schakeling al experimenterende gewijzigd werd, zijn helaas niet alle vier diodes gepaard. Bij sterk verwarmen en afkoelen bleek de schakeling hierdoor te reageren met afwijkende meet resultaten, omdat de eigenschappen van de diodes bij variŽrende temperatuur ongelijk veranderden.
Eenmaal terug op kamer temperatuur werden weer de oorspronkelijke goede meet waardes weergegeven.

BELANGRIJK : Als D1 tot 4 allen gelijke eigenschappen hebben, zal de detector schakeling het minst gevoelig voor temperatuur variaties zijn. Selecteer daarom met behulp van een digitale ohmmeter, vier gelijke exemplaren voor D1,2,3,4 . Bestel bv. 20 stuks.

Goedkope adressen voor 1N270 germanium diodes :
AliExpress, Banzai, Amazon, Ebay, op-electronics.com


        Schakeling bijzonderheden.
Door gebruik te maken van een Arduino Pro Micro processor bordje, wordt via de aanwezige micro-USB aansluiting het geheel met 5V uit de PC gevoed, het bordje geprogrammeerd en de meet resultaten uitgewisseld.

Ik gebruikte 1N270 germanium diodes. Eventueel ook bruikbaar zijn AA143, 1N34A, 1N60, 1N100A of andere speciaal voor HFdetectie ontwikkelde germanium diodes. De waarde van R7 en R11 moeten dan (ivm. eventuele andere eigenschappen) mogelijk aangepast worden.

LET OP: Het door mij gebruikte 2x10 pennen 9851 DDS board met 30MHz klok kristal, werkt op 180MHz klok frequentie. De 6x multiplier van de 9851 moet hiervoor aangeschakeld worden. In mijn versie van Arduino software, is in de commando string voor de DDS, het vijfde byte 00001. Het multiplier bit is dus "1".

Bij gebruik van een DDS board met een 9850 chip en klok kristal 125MHz, moet dit multiplier bit "0"worden, om defect raken van het DDS board te voorkomen.

        Software.
Mijn Arduino software is een aangepaste versie van die van DG7EAO. Het bevat onder andere twee regels met correctie mogelijkheden voor de weergave van SWR grafieken :

    - REV=REV-1 geeft enige mogelijkheid om verschillen in eigenschappen van D1 en D2 te corrigeren.
    - VSWR=VSWR*1000 kan gebruikt worden om de hoogte verdeling in SWR weergaves te corrigeren.

Controleer dit in de 160m band mbv. test weerstandjes tussen 25 Ohm en 470 Ohm. (VSWR = "waarde testweerstand" / 50).
Verder zijn in het programma enkele aanpassingen gedaan. Onder andere en zijn wachttijden aangepast, en een niveausprong bij het starten van een sweep verholpen..

                Mijn oplossing.
De HFoutput van de 9851 DDS was maximaal 400mVpp. Meer HF spanning toevoeren zou gunstig kunnen zijn. Sommige bouwers passen daarom een extra HF buffer versterkertje toe.

Het datablad van het 9851 IC gaf echter aan, dat de uitgangstroom van de DA converter instelbaar was van standaard 10mA naar 20mA. Op het DDS bordje is daarom parallel aan R6 (3k9) een extra weerstandje van 3k9 gesoldeerd. De output werd hiermee ca. 800mVpp, waardoor de aan D1 en D2 toegevoerde HFspanningen verdubbelden.

"Ideale" detector diodes D1 en D2 zouden de beste oplossing zijn. Maar die bestaan niet. Een test met extra aan de diodes toegevoerde voorspanning ("DC bias") verliep onbevredigend.

Na veel experimenten echter zijn goede resultaten verkregen met ingang spanning waarde afhankelijk versterkende buffers. Bij geringe ingang spanning versterken ze meer (20x @ 0.8mV in) dan bij hogere ingang spanningen (1,8x @ 168mV in).

Dit werd bereikt door in de tegen koppel circuits van de LM358P opamps, met aan D1 en D2  gepaarde 1N270 germanium diodes D3 en D4 op te nemen. Het is de bedoeling dat, met de juiste waardes van de belasting weerstanden R7 en R11, D3 en D4 in hetzelfde gebied van de diode-karakteristiek als D1 en D2 werken. Ze compenseren dan de kromming in de karakteristiek van D1 en D2. Als totaal resultaat lijkt het dan alsof diodes D1 en D1 geen kromme, maar een ideaal rechte Ud/Id karakteristiek hebben, met bijna geen drempelspanning.

De optimale waarde (2k2) van weestanden R7 en R11 werd bij mij experimenteel vastgesteld. Als bij u de afstand tussen de grafieken van SWR1, 2, 3 en 7,8 niet in orde zijn, kunt u de weerstand waarde van R7 en R11 aanpassen, en/of in de software "VSWR=VSWR* 1000" aanpassen.

Als op het PC scherm de afstanden tussen de lijnen behorende bij SWR=1:1, Swr=1:2, SWR=1:3 en SWR=1:7,8 niet correct zijn en :
        u monteerde 1N270 diodes, pas dan het getal aan in de software regel met ""SWR=SWR*1000 "
        u monteerde een ander type germanium diodes dan 1N270, pas dan de waarde van R7 en R11 aan.

Het experimentele prototype werd op gaatjes bord gemaakt. Ik ontwierp voor de door mij gebruikte Arduino en DDS bordjes een klein dubbelzijdig bordje voor met bedrade componenten. Met afgeschermde minimaal korte 50Ohm impedantie detector banen en digitale signaal banen, en optimale massa verbindingen. Het vergemakkelijkt ook de montage en het eventuele aanpassen van component waardes.

Bij voldoende belangstelling bestel ik professionele dubbelzijdige printplaatjes.


Dubbelzijdig bordje - 69,342mm x 58,674mm