Dummy-Load, 50 Ω, 15 Watt zurück

 

Dummy-Load 15 Watt

 

Projekt: Dummy-Load, 50 Ω, 15 Watt
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte

 

Nach langer Zeit wurde wieder mal aufgeräumt. Um ehrlich zu sein, ich habe etwas gesucht. Dabei fand ich vier gleiche 50 Ω Dummy-Loads. Zu schade, diese zu entsorgen. Vielleicht gibt es im Club Interesse dafür.
Es waren kommerzielle Typen der Firma KATHREIN, deren Paramter bis in den GHz Bereich deklariert waren. Dauerbelastung 10 Watt und kurzzeitug bis 20 Watt, einem SWR bei 1 GHz kleiner 1,08 und bei 2,5 GHz kleiner 1,3.
Er kann als Ersatz für eine Antennenlast genutzt werden, um Hochfrequenz-Sendeleistung in "Wärme" umzuwandeln, statt sie abzustrahlen. Somit können Sender sicher getestet, abgeglichen und gemessen werden ohne den Funkverkehr zu stören oder das Gerät durch ein schlechtes SWR zu beschädigen.
Mit dem NanoVNA ist es recht einfach herauszufinden, wie gut ein solcher "Widerstand" über einen bestimmten Frequenzbereich noch als gut zu befinden ist.

 

Dummy-Load
 
Was kann der Dummy-Load?

 

Interessant war für mich der S11 Paramter, mit dem die Qualität der Last sehr einfach gemessen werden kann.
Wenn das Signal in das Koaxkabel eingespeist wird, erreicht es das andere Ende, hier den Dummy-Load, nicht sofort. Es breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber immer noch so "langsam", dass wir das Signal noch nicht als am anderen Ende angekommen betrachten können. Zum Zeitpunkt der Signaleinspeisung, weiss es noch nicht was sich am anderen Ende der Leitung befindet, da es ja dort noch nicht angekommen ist. Kurzschluss? - Offen? - Anpassung? - oder ein Wert dazwischen?
Das Koaxkabel hat beim Einspeisen des Signals einen Widerstand von 50 Ω.
 
Einige Berechnungen und dann ein Test mit dem NanoVNA.

 

Vorab Messung

 

Bei niedrigen Frequenzen (Gleichspannung) kann erst mal einfach der Widerstand mit einem Vielfachmesser gemessen werden. Der gemessene Wert sollte recht nah an die 50 Ω kommen. Gemessen wurden 50,3 Ω.
Berücksichtigen sollte der Widerstand der Messleitung des Vielfachmessers, die oft recht lang sind. Die 0,1 Ω beim Kurzschließen beider Meßleitungen können aber vernachlässigt werden. Hier wurden sie nicht mit eingerechnet.

 

Messung

 

ZL=Load Impedanz, Zo=Line Impedanz.
Der Reflexionskoeffizient und das Stehwellenverhältnis sind in der Hochfrequenztechnik direkt miteinander verknüpft. Der Betrag des Reflexionskoeffizienten beschreibt das Verhältnis der rücklaufenden, also der reflektierten zur hinlaufenden Welle.
Über Port1 wird eine Spannung über ein Koaxkabel an eine Last (Dummy Load) gesendet. Ein Teil davon wird reflektiert. Gemessen werden die Spannungen - die ausgehende Durchlassspannung und die zurückkommende reflektierte Spannung. Das Verhältnis beider wird als S11 angezeigt. Die Anzeige erfolgt in dB.

 

Messung

 

Wir wollen eine Last, die keine oder möglichst wenige Reflexionen erzeugt.
Perfekte Anpassung: Ein SWR von 1:1 entspricht einem Reflexionskoeffizienten von 0, was keine Reflexion bedeutet.
Totalreflexion: Ein SWR von ∞ entspricht einem Betrag des Reflexionskoeffizienten von 1, was Kurzschluss oder Leerlauf bedeutet.
Dieses Messergebnis ist ein sehr gutes SWR. Ein SWR von 1,1 bis 1,3 ist für viel Anwendung akzeptabel. Auch 2,0 werden noch hingenommen, sollte aber eine Grenze darstellen.

 

Messung

 

Nun noch die Angabe in dB. Eine Dämpfung von über -40 dB ist ein sehr guter Wert. Man kann auch mit -20 dB zufrieden sein. Es sollte immer mit angeben werden bei welcher Frequenz dieser Wert erzielt wurde.
 
S11 Messung mit dem NanoVNA.

 

Interessant für mich war die Frequenzspanne bis 500 MHz. Der Fokus lag auf Kurzwelle und 2m / 70cm.
S11 Messung mit dem NanoVNA im Bereich von 1 MHz bis 30 MHz.

 

S11 Messung 1 MHz bis 30 MHz

 

S11 Messung mit dem NanoVNA im Bereich von 1 MHz bis 500 MHz.

 

S11 Messung 1 MHz bis 500 MHz
 
Dummy-Load Eigenbau oder kommerziell?

 

Ein Dummy-Load für 10 bis 20 Watt ist einfacher im Eigenbau zu beherrschen als ein Dummy-Load für 500 Watt und das für hohe Frequenzen! Es steckt schon einige Entwicklungsarbeit drin.
Wenn die Messergebnisse nicht ganz zufrieden sind, liegt das nicht immer nur am Dummy-Load selbst. Oft sind eine schlechte Verkabelung und nicht zu vergessen die Stecker oder die Koaxadapter die eine messbare Fehlerquelle verantwortlich. Das sollte immer mit beachtet werden.
Noch ein Hinweis. Um vernünftige Messwerte zu erhalten, ist eine richtige Kalibrierung des Nano VNA wichtig. Immer an der letzten Übergabestelle, hier zum Dummy-Load, mit angeschlossenem Kabel und Stecker kalibrieren.
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