Feldstärke-Meßgerät für 0,1 bis 80MHz (aus 1989)

 

Einleitung: 

Als langgedienter Funkamateur(Lizenz 1962) hatte ich einmal auch das Bedürfnis, die Feldstärke im Umfeld der Antenne messen zu können. Weiters ist es beim Abstimmen von Traps etc. sehr praktisch, wenn man oben am Dach, direkt beim Beam, gleich die Wirkung der Sperrkreise beobachten kann.

Weiters ist es sehr hilfreich, irgendwelche starken Störer mit einem breitbandigen, handlichen Gerät suchen zu können.

Viele Versuche scheiterten, über einen weiten Frequenzbereich, bei einer konstanten Feldstärke, auch eine konstante Anzeige zu bekommen , weil ich mit herkömmlichen Übertragern von der Antenne auf  den Vorverstärker experimentierte.

Des Rätsels Lösung: Der Übertrager darf nicht als Anpaß-Übertrager arbeiten, sondern muß als Stromwandler im gewünschten Frequenzbereich, annähernd im Kurzschluß dimensioniert sein. Dies ist folgendermaßen zu erklären: Die in sich kurzgeschlossene Loop wird mit linear steigender Frequenz,  linear ansteigend immer hochohmiger. Da die induzierte Spannung mit ansteigender Frequenz ebenso ansteigt, entsteht in einem weiten Frequenzbereich ein konstanter Strom. Wenn nun der 50 Ohm Eingangswiderstand vom Meßverstärker wesentlich niederohmiger ist, als die Impedanz der mit viel Windungen ausgestatteten Sekundärwicklung des Eingangsübertragers, verursacht dieser konstante Strom am Eingangswiderstand des Verstärkers, dann auch eine konstante Spannung.

Da das Gerät vorerst mehr als Indikator, denn als genaues Meßgerät konzipiert worden war, wurde beim ersten brauchbaren Antennenversuch, aus Gründen der Einfachheit, vorerst auf eine Abschirmung des Elektrischen-Feldes verzichtet(siehe Ausführung mit Schirmung bei der 30cm Meßloop). Außerdem ist für 30MHz(10m-Band) die Länge der Loop imVerhältnis zur Wellenlänge so klein, dass durch weglassen der Schirmung der Fehler nicht groß sein kann, da diese kurze Loop für das E-Feld annähernd einen Kurzschluß darstellt.

Weiters ist die Loop über einen Koaxstecher abzumontieren und es können somit beliebige hochwertigere Antennen angeschlossen werden, oder  zB auch E-Feld-Sonden.

Bei einem EMV-Seminar in einem Forschungszentrum, wurde nur bei 50MHz eine Kontrollmessung durchgeführt und eine Abweichung von nur 1dB, gegenüber meiner Kalibrierung im offenen Wellenleiter, festgestellt.

Das Gerät besitzt auf Grund der hohen Verstärkung(3x20=60dB)  eine recht gute Empfindlichkeit, uzw. 1V/m-Endausschlag. So war es naheliegend, zwischen Antenne und Eingangsbuchse noch einen schaltbaren Abschwächer dazwischenzuschalten.

 

 1: Feldstärkemeßgerät komplett(Siehe oben): Loop mit 90MHz-Tiefpassfilter(steckbar), Meßbereichsschalter(steckbar) und Verstärkergehäuse mit Anzeigeinstrument.

 

2: Aufsteckbarer Meßbereichsumschalter mit den Meßbereichen 1-3-10-30-100-300V/m.

Bis 50V/m(50W an 50 Ohm) wurde dieser mit dem FT-1000 ausgetestet. Dies nur für kurze Zeit, da der Wellenleiter mit seinen Anpaß-und Abschlußwiderständen bei 50W, bereits an seiner Grenze ist.

 

3: Mit dem SMDU als Generator ausmessen des Frequenzganges und Kalibrierung der Feldstärke. Die Anspeisung erfolgt über 2-Mantelwellensperren als Symmetrierübertrager.

Auf Grund des Anpaßnetzwerkes und der Abschlußwiderstände beim Wellenleiter, ergibt 1V am Eingang,  0,5V an den 0,5m entfernten Metallplatten zueinander. Dies ergibt eine Feldstärke von 1V/m. Somit ist Eingangsspannung Wellenleiter, gleich Feldstärke in V/m.

 

4: Überprüfung des Meßbereichsumschalters bei 50W-50 Ohm…..50V/m. Das Gerät wurde außerhalb des Wellenleiters platziert, weil es bereits zu leichten Einstreuungen in das Gehäuse kam.

 

5: Für die Messung der Einstrahlfestigkeit des Gehäuses wurde der Verstärkereingang zur Schirmung und Abschluß, mit einer 50 Ohm-Dummy-Load abgeschlossen.

Es zeigte sich, dass bei 29MHz und 50W bereits ca. 5% Einstrahlung(Ausschlag) auftritt. Als Abhilfe sollte der Deckel mit dem Gehäuse großflächig über ein Metallgewebe kontaktiert werden.

Inwieweit dann noch eine Einstrahlung über Messgerät, Schalter und Led bei welcher Feldstärke auftritt, kann erst dann festgestellt werden.

 

6: 3-stufiger HF-Verstärker(3x20= +60dB), mit Meßwerk-Verstärker, mit Leiterplatten-Oberansicht. Gut sichtbar die Breitbandige Entkopplung der Versorgungsspannung, um Schwingneigung zu verhindern. Diese wird je Verstärkerstufe außerdem über einen DUKO zugeführt.

(Schaltplan siehe Meßloop)

 

7: Verstärker mit Leiterplatten-Unteransicht. Die Printmasse ist oben und unten mit dem Gehäuse verlötet.

 

8: Messgerät offen-Gesamtansicht. Batterien: 8x1,5V-Stabbatterien(+12V) und 1x 9V-Block für die -9V zur Speisung des Meßwerk DC-Verstärkers. Die +9V werden mit Hilfe eines 7809-Stabi  aus den 12V gewonnen. Für beide Batterien befindet sich am Gehäuseboden ein Sicherungshalter.

Am Deckel ist ein 2-pol.Ausschalter, das Meßwerk und eine LED mit Vorwiderstand montiert.

Einstweilen ist im Deckel noch eine Gummidichtung montiert und somit liegt die derzeitige Grenze bei 50V/m(bei 5% Fehlausschlag).