Dämpfungsglied mit -40dB Auskopplung für QRP
	Projekt: Dämpfungsglied mit -40dB Auskopplung für QRP
	Kontakt:
	Einleitende Worte
	Beim Aufräumen in der Werkstatt ist mir ein kleines Päckchen in die Hände gefallen. Ich erinnere mich, erworben auf der HAM Radio, Stand AATiS, der Bausatz eines Leistungsdämpfungsglieds mit -40dB Auskopplung. Projektiert hat es Uwe, DC5PI. Der Abschlusswiderstand [Dummy] für 50 Ω ist die Basis, an der das Messsignal um 40dB abgeschwächt abgegriffen werden kann. Wozu brauche ich die -40dB Auskopplung? Bei Leistungsmessungen im QRP-Bereich verkraftet dein Messgerät oft nicht die volle Leistung. Du musst also einen geringeren Leistungspegel auf den Eingang einspeisen. Eine Leistungshalbierung an 50 Ω sind -3dB. Bei 10 Watt [40dBm] an der TRX Ausgangsbuchse kommen nun nur noch [0dBm], das sind 0,001 Watt [1 mW] an. Als Zugabe wurde noch ein Dioden Tastkopf integriert. Der Dioden Tastkopf ist eine Option Das alles für den QRP Betrieb ausgelegt, also bis ca. 20 Watt. Es ist auch ein gutes Übungsprojekt zum SMD Löten. Die 40 [SMD 2512 - 6,35 x 3,20mm] 510 Ω Widerstände sind so groß, das diese auch Anfänger gut löten können.
	Jeder der 40 x 510 Ω Widerstände sind bis ca. 1 Watt belastbar. In der Summe kann der Gesamtwiderstand von 50 Ω eine Eingangsleistung von 20 Watt gut vertragen. Geringe Toleranzen +/- sind zu berücksichtigen.
	Bauteile
	Bauteile vor dem Zusammenlöten.
	Platine
	Platine unbestückt, sehr übersichtlich.
	Schaltung
	Die vier Dioden 1N5711 sind auf der Platinenoberseite zu positionieren und durch die Bohrung zu verlöten. Alle vier Dioden sollten thermisch gekoppelt werden, ist aber kein muss. Also dicht an dicht ausrichten und mit einem dünnen Kupferband umhüllen. Achte, dass KEIN Kurzschluss entsteht!
	Der optionalen Dioden-Tastkopf zur direkten Leistungsmessung mit einem Multimeter wird am blau markierten Verbindungspunkt angeschlossen. Da der Dummyload in der Mitte angezapft wird, liegt nur die halbe Spannung an. Dieser Punkt ist ein Spannungsteiler [1:2]. Der 100n Kondensator verbindet dann den Masskopf mit dem Dummy. Die Dioden 1N5711 halten 70 Volt aus, so dass bei 20 Watt fast 32 Volt eff. anstehen, In der Spitze ca. 45 Volt, passt also.
	Zusammenbau
	Bestückte Platine mit Dioden Tastkopf. Gut zu erkennen auch das Abschirmblech.
	Die bestückte Platine passt genau in das Weißblechgehäuse. Die zwei Bohrungen für die BNC Buchsen und eine Bohrung für die Chinch Buchse sind einzuarbeiten. Alle drei Buchsen sind am Gehäuse festzuschrauben. Die Platine ist punktweise mit der Innenwand des Weißblechgehäuses zu verlöten. Zur HF Entkopplung der -40dB Auskopplung kann ein Abschirmblech angebracht werden.
	Den 50 Ω Eingang des DummyLoads kannst du noch eine Kompensation mit einem Kondensator vornehmen. Das RG188 Koaxkabel dient als Kompensationskondensator zur besseren Anpassung an die 50 Ω. Dazu wurde RG-188 Teflon Koaxkabel angelötet und immer weiter gekürzt, bis die beste Anpassung erzielt wird. Laut Datenblatt hat das Kabel 95 pF/m. Nach dem Ausmessen der Kabellänge, es waren 63 mm, sind es ca. 6 pF für die Kompensation. Ein Feinabgleich der Kompensation sollte nach dem Einbau in das Gehäuse optimiert werden, denn das Gehäuse bringt zusätzliche Kapazitäten ein. Man kann aber auch darauf verzichten. Beachte, dass die Schnittstelle des Koaxkabels keinen Kurzschluss produziert. Ich habe das Massegeflecht etwas zurückgezogen, also KEIN gerader Schnitt! Letztendlich habe ich noch ein kurzes Stück Schrumpfschlauch drüber gezogen.
	Die bestückte Platine wurde in das Weißblechgehäuse eingepasst. Die vier Dioden vom Tastkopf wurden hier nicht thermisch gekoppelt. Über die Chich Buchse kann ein DMM angeschlossen werden, um die erzeugte Spannung vom Tastkopfausgang angezeigt zu bekommen.
	Hier die eigentliche Bestückungsseite. Gut zu erkennen ist die Kondensator-Kompensation zur optimalen 50 Ω Anpassung.
	Fertiges Dämpfungsglied. Die farbliche Gestaltung musste auch noch sein.
	Messtechnische Überprüfung
	Die Überprüfung des Dämpfungsgliedes kann mit Gleichspannung erfolgen. Über ein BNC-T Adapter, der unbedingt mit 50 Ω abzuschließen ist kommt an den einen Anschluß das Dämpungsglied und an den dritten Anschluß ein Vielfachmesser. Also nichts besonders. Da ich das Dämpfungsglied nicht über 20 Watt belasten möchte, lege ich eine Gleichspannung von 20 Volt an den Eingang des Dämpfungsgliedes. Mit U2 /R komme ich auf 8 Watt. Eingang   1 Volt / 13dBm          Ausgang   0,01 Volt / -27dBm Eingang   2,24 Volt / 20dBm          Ausgang   0,0224 Volt / -20dBm Eingang   5 Volt / 27dBm          Ausgang   0,05 Volt / -13dBm Eingang   10 Volt / 33dBm          Ausgang   0,1 Volt / -7dBm
	Belastungstest: Ein Belastungstest am 50 Ω Dummy wurde mit Gleichspannung durchgeführt. Eingespeist wurden 20 Volt bei 0,4 A, P_eff = 8 Watt. Die Widerstände wurden handwarm. Dann ein Test mit 25 Volt bei 0,5 A. Bitte nur kurz diese Spannung anlegen! Umgesetzt wurden effektiv 12,5 Watt in Wärme. Diese effektive Leistung entspricht einer Sinusleistung von 17,7 Watt. [P_sinus = P_eff * √2] Die Widerstände wurden nach 15 Sekunden heiß - Abbruch!. Mehr Leistung bedeutet auch, man muss für eine ausreichende Wärmeabfuhr der Verlustleistung über die Widerstände sorgen! Bitte die maximale Leistung mit P_eff = 10 Watt einhalten!
	Die genaue Dämpfung kann nur gemessen werden, wenn mit 50 Ω abgeschlossen wird. Ein Dämpfungsglied funktioniert auch bei Gleichspannung. Man kann also die Überprüfung des Dämpfungswertes mit einer genauen Gleichspannung und einem Voltmeter vornehmen. Hier wurde mit 1 / 2,24 / 5 und 10 Volt geprüft.
	Theorie: Eingang -> 1 Volt an 50 Ω sind +13dBm. Addiere -40 dBm, das sind -27dBm oder 10mV am Ausgang. Praxis: Eingespeist wurden 0,99 Volt, am Ausgang des Dämpfungsgliedes habe ich 0,0101 Volt gemessen. Mit 20log (U1/U2) --> 20log (0,990/0,0101) ergeben sich 39,83dB. Unter Berücksichtigung der Toleranzen, passt schon.
	Theorie: Eingang -> 2,24 Volt an 50 Ω sind +20dBm. Addiere -40 dBm, das sind -20dBm oder 22,4mV am Ausgang. Praxis: Eingespeist wurden 2,23 Volt, am Ausgang des Dämpfungsgliedes habe ich 0,0227 Volt gemessen. Mit 20log (U1/U2) --> 20log (2,23/0,0227) ergeben sich 39,85dB. Unter Berücksichtigung der Toleranzen, passt schon.
	Theorie: Eingang -> 5 Volt an 50 Ω sind +27dBm. Addiere -40 dBm, das sind -13dBm oder 50mV am Ausgang. Praxis: Eingespeist wurden 4,98 Volt, am Ausgang des Dämpfungsgliedes habe ich 0,0509 Volt gemessen. Mit 20log (U1/U2) --> 20log (4,98/0,0509) ergeben sich 39,81dB. Unter Berücksichtigung der Toleranzen, passt schon.
	Theorie: Eingang -> 10 Volt an 50 Ω sind +33dBm. Addiere -40 dBm, das sind -7dBm oder 100mV am Ausgang. Praxis: Eingespeist wurden 9,96 Volt, am Ausgang des Dämpfungsgliedes habe ich 0,1018 Volt gemessen. Mit 20log (U1/U2) --> 20log (9,96/0,1018) ergeben sich 39,81dB. Unter Berücksichtigung der Toleranzen, passt schon.
	Überprüfung mit Netzwerktester
	Der optimale Abgleich des Dämpfungsglieds mit der -40dB Auskopplung auf beste 50 Ω Anpassung erfolgt mit einem Netzwerktester. Messung der Reflexionsdämpfung [S11] und der Durchgangsdämpfung [S21]. S11, rot dargestellt, bezeichnet den Eingangsreflexionsfaktor. Es wird die Reflexion am Eingang abgebildet, vorausgesetzt ist der Abschluss mit dem Wellenwiderstand, hier 50 Ω. S21, blau dargestellt, bezeichnet den vorwärts Transmissionsfaktor. Stellt also die vorwärts Transmission dar, auch als Durchgangsverstärkung bezeichnet, wobei der Ausgang abgeschlossen werden muss, hier 50 Ω. Da hier ein passives Messobjekt betrachtet wird siehst du die Durchgangsdämpfung.
	Die Reflexionsdämpfung, auch als Return Loss bezeichnet, misst immer in einer Frequenzabhängigkeit den Ein- oder den Ausgangswiderstand eines Meßobjekts. Verglichen wird mit dem Referenzwiderstand, hier 50 Ω. Je näher du an diesen Referenzwiderstand kommst, um so besser ist das Return Loss. Gemessen wird in dB. Werte von 30 bis 40 dB oder natürlich besser, sollten dich zufrieden stellen. Gehen wir mal von einem Return Loss von 45dB aus, das ist ein sehr guter Wert. Bei 2 Volt Eingangsspannung kommen dann 5,6 mV zurück.
	Messung Return Loss und Durchgangsdämpfung an Port1. [erstellt von DC5PI]
	Messung Return Loss an Port2. [erstellt von DC5PI]