- Hva ligger bak navnet?
- Den grunnleggende kretsen
- Måling av resonans til en LC-krets
- Måling av resonans av en resonator
- Måling av antenneresonans
- Måling av induktans eller kapasitans
- Måle frekvensen til et signal
- Signalgenerering
- Generering av modulerte RF-signaler
Den Grid Dip Meter (GDM) eller den Grid Dip Oscillator (GDO) er et elektronisk instrument som brukes ved måling og testing av radiofrekvenskretser. Det er i utgangspunktet en oscillator med en eksponert spole og oscillasjonsamplitudeavlesning. Den har tre hovedfunksjoner:
- Måling av resonansfrekvensen
- av en LC-resonanskrets,
- en krystall / keramisk resonator,
- eller en antenne,
- Måling av induktans eller kapasitans,
- Måling av frekvensen til et signal,
- Generering av RF sinusbølgesignaler.
På bildet ovenfor av GDM kan du se knotthatten styrer innstillingskondensatoren med en frekvensskala, og på venstre side er det utskiftbare spoler for forskjellige frekvensbånd og like under frekvensskalaen er det en meter som leser ut oscillatoren utgangsspenning. Lær mer om forskjellige typer oscillatorer her.
Hva ligger bak navnet?
Grid Dip Meters kalles slik fordi på dagen ble de laget med trioder og brukt til å måle oscillatoramplituden ved å måle strømmen som strømmer gjennom rastermotstanden.
Moderne GDO-er er ikke laget med vakuumrør, men med transistorer - helst JFET-er eller Dual-Gate MOSFET-er på grunn av deres høye inngangsimpedans som gjør oscillatoren mer stabil. GDO-er med transistorer kan kalles TDO eller TDM (Trans dip oscillator / meter). De kan også lages med en tunneldiode (tunneldyposcillator / meter) i stedet for en transistor eller et rør.
Den grunnleggende kretsen
Kretsen vist her kommer fra en bok kalt “ Konstrukcje krótkofalarskie dla początkujących ” av Andrzej Janeczek, kallesignal SP5AHT. Det er muligens den enkleste GDM-kretsen som bruker en BJT,
I hjertet av denne kretsen ligger en VFO i en Hartley-konfigurasjon, R1 gir basisforspenning, R2 begrenser kollektorstrømmen, C5 kobler fra strømforsyningen byttet av GF-bryteren, C4 forhindrer at forspenning av basen blir kortsluttet til jord av L. C3 og L-form en resonanskrets som stiller frekvensen, C2, P2 (trykkfeil, skal være D2) og D1 danner en spenningsdobler som korrigerer (magnetiske målere kan ikke måle AC) signalet, som deretter blir filtrert av C1 og matet til 50uA meter via følsomhetsinnstillingspotten P1.
L skal monteres utenfor saken på en stikkontakt, slik at den kan byttes mot forskjellige spoler for forskjellige bånd. Stikkontakten og spolepluggen kan være en 5 eller 3-pinners DIN, en 3,5 mm stereo-kontakt / kontakt eller hva du enn har for hånden som også forhindrer at spolen plugges feil vei (jordet del til basen og omvendt), da det kan forhindre svingning. C3 kan være en standard variabel kondensator fra en transistorradio, selv om en uten noe mellom platene (lufttype) er å foretrekke for høyere frekvensstabilitet. T1 kan være hvilken som helst NPN BJT med hFE på over 150 og overgangsfrekvens på over 100 MHz, slik som 2SC1815, 2N2222A, 2N3904, BF199. L avhenger av ønsket bånd, for LW og MW kan det vikles på en ferritstang, men ved SV og opp er luftkjernen bedre.For 3MHz - 8MHz bånd er det 11uH, men kan beregnes ved hjelp av de mange spolekalkulatorene online for forskjellige bånd
Måling av resonans til en LC-krets
Bruken av en Grid Dip Meter som en induktor-kondensator resonanskrets resonans måleenhet avhenger av kretsen. Hvis det bare er en resonanskrets, ikke koblet til noe som helst og med spolen utsatt, trenger du bare å sette spolen til resonanskretsen nær den eksponerte spolen til GDM, stille inn GDM til måleren faller. Dette fallet er forårsaket av resonanskretsen koblet til spolen i GDM og absorberer noe av energien i resonanskretsen, noe som forårsaker et fall i oscillatorens utgangsspenning og en endring i målerens viste verdi.
Hvis spolen er skjermet (hvis for eksempel transformatorer), må du koble GDM ved å vikle noen ledninger og koble den mellom
Måling av resonans av en resonator
Måling av krystallresonatorer med GDM er enkelt, men ikke veldig nøyaktig. Denne metoden er nyttig for å bestemme krystallfrekvensen når etiketten er slitt. Alt du trenger å gjøre er å koble noen ledninger rundt GDM-spolen og koble den sløyfen til krystallet. Resonansen vil være veldig bratt, så du må stille inn GDM veldig sakte.
Måling av antenneresonans
For å måle resonansfrekvensene til en antenne (for eksempel en dipol) vikler du noen ledninger rundt GDM-spolen og kobler den til antennekontakten. Still inn GDM og bytt spoler til du ser dip på måleren. Du kan også måle hvor bredbånd antennen er, ved å merke hvor raskt nålen faller under innstilling.
Måling av induktans eller kapasitans
Du kan måle induktansen til en induktor eller en kondensator ved å lage en resonanskrets med den målte induktoren eller kondensatoren og en kjent verdikondensator / induktor parallelt og stille inn GDM og skifte spoler til du ser dip på måleren, akkurat som med en vanlig LC-krets. Skriv inn resonansfrekvensen og den kjente kapasitansen / induktansen i en LC-resonanskalkulator for å få den ukjente induktansen / kapasitansen.
Vi har tidligere laget en Arduino-basert kapasitansmåler og frekvensmåler for å måle kapasitansen og frekvensen.
Måle frekvensen til et signal
Det er to måter å måle frekvensen ved hjelp av GDM:
- Absorberende frekvensmåling
- Heterodyne frekvensmåling
Absorptiv frekvensmåling fungerer når GDM er slått av, signalet påføres noen omdreininger med ledning som er sløyfet rundt GDM-spolen, deretter er måleren innstilt og spolene endres til måleravlesningen går opp og det er signalfrekvensen.
Den absorberende frekvensmålingsmodusen fungerer på samme måte som en krystallradio, den GDM-innstilte kretsen avviser alle signaler fra andre frekvenser enn resonansfrekvensen, dioden dreier signalets høyfrekvente AC til DC fordi målere bare kan arbeide med DC. Det fungerer bare med de GDM-typene som har måleren koblet til resonanskretsen via en diode, slik som den i Basic TDO-kretsen som ble forklart tidligere. Signalamplituden må være relativt høy, ikke mindre enn 100 mV, på grunn av diodens fremoverspenning. Den kan også brukes til å se nivået av harmonisk forvrengning i signalet, bare juster GDM til en frekvens 2, 3 eller 4 ganger høyere enn den målte signalfrekvensen, og still også inn en frekvens 2 eller 3 ganger lavere for å se om du målte ikke en harmonisk i utgangspunktet.
Heterodyne frekvensmålingsmodus fungerer bare med de GDM- enhetene som har en dedikert telefonuttak. Det fungerer på prinsippet om å blande frekvenser, for eksempel hvis vår GDM oscillerer ved 1000 kHz og det er et 1001 kHz signal koblet til GDM-spolen, frekvensene heterodyne (mix) og skaper et signal på 1 kHz (1001 kHz - 1000 kHz = 1 kHz) som kan være hørt om det er hodetelefoner koblet til kontakten.
Dette er en mye mer sensitiv og nøyaktig metode for frekvensmåling og kan brukes til å matche krystaller for krystallfilter.
Signalgenerering
Hvis du vil bruke GDM-en din som en oscillator med variabel frekvens, er det bare å vikle en spole over den originale GDM-spolen og koble en bufferforsterker til den. Bruk av en bufferforsterker anbefales fordi å ta utgangen direkte fra spolen viklet over GDM-spolen vil laste den og forårsake ustabilitet i amplitude og frekvens og kanskje til og med svingningene dør ned.
Generering av modulerte RF-signaler
Noen nettmålere er i stand til å generere AM-modulerte signaler, de gjør det enten ved å modulere den med 60Hz AC fra strømtransformatoren, 120Hz AC etter korrigering (de to første er de vanlige metodene i gammelt rør GDM) eller ved å ha en innebygd AF-generator (oftere funnet i fancy transistor TDM). Hvis modulasjonen skjer ved generatoren, kan det være en liten FM-komponent i AM-signalet.