SWR meter voor de Bitx20
Na een tijdje experimenteren is het nu ook gelukt om een SWR-meter toe te voegen aan mijn bitx20. Deze SWR-meter is gebaseerd op de zelf-rekenende meter die ik al eerder beschreven heb. Om de meter te kunnen gebruiken, moet je natuurlijk wel de uitlezing gebouwd hebben die we voor de Bitx ontworpen hebben.
Het schema van de zelfrekenende SWR-meter is enigzins aangepast, en dat levert het volgende resultaat op:
De belangrijkste aanpassingen zijn bij de meetbrug en het uitgangscircuit. De meter was in de originele opzet niet goed te krijgen. Het vreemde was, dat als ik de antenne opzettelijk misaanpaste richting capacitief, de meter zich anders gedroeg dan inductief, terwijl dat niets uit zou mogen maken. Bovendien: als de MFJ-949E netjes 1:1 aangaf, was de electronische meter meer van mening dat de SWR rond de 1:3 lag. En als ik de aanwijzing minimaliseerde op de electronische meter, dan was de MFJ het daar weer niet mee eens. Kortom: er klopte niets van. En met de scoop meten was bijna geen doen: alles stond stijf van de hoogfrequent (ondanks een meetvermogen van "slechts" 5W) en daarom was nauwkeurig meten vrijwel uitgesloten.
Tot ik de spanning op de virtuele aarde eens meette met een gewone universeelmeter (op de loper van R12). Toen bleek dat de spanning verliep bij het zenden. Ja, dan is je referentie weg… Dat komt door de opbouw van de meetbrug. Er zijn van dit soort bruggen twee typen in omloop: De ene heeft een spoel met middenaftakking, waarbij de secundaire winding overbrugd is met een weerstand van 100 Ohm, en de andere heeft een enkele secundaire winding waarbij de spanningsdeling verkregen wordt door de weerstand op te splitsen in twee gelijke weerstanden. Dit om het wikkelen van de spoel eenvoudiger te maken. De zelfrekenende SWR meter was van het laatste type.
Helaas zijn de spanningen op de punten -Ur en +Uv van de brug bij een SWR van 1 niet aan ekaar gelijk. Immers: er is wel forward spanning, maar door het gebrek aan staandegolven geen reflected. Daardoor is de spanning uit balans, en doordat de trafo zweeft, verschuift de virtuele aarde enigzins… Normaal is de aarde natuurlijk "hard", maar doordat deze aarde opgetild is naar 3V met potmeter R12, loopt de instelling weg. Een laagohmige virtuele aarde door middel van een opamp of emittervolger zou dit probleem kunnen verhelpen.
De andere oplossing: Toch maar een middenaftakking. Dat is wat je in het schema nu ook ziet. En met de middenaftakking werkt de SWR-meter wél volgens verwachting.
Ook het uitgangscircuit is aangepast: de 100uF elco is verkleind naar 22uF (C8) en weerstand R9 is verkleind van 56k naar 5k6. De tijdconstante van een weerstand van 56k en een elco van 100uF is namelijk 5,6 seconde. En om 99% van het regelbereik te doorlopen, heb je 5 tijdconstanten nodig. Dat levert een responsetijd van volle schaal naar nul of andersom van 28 seconden… Véél te traag voor een meter. Waarom was dat geen probleem met de draaispoelmeter? Nou, omdat de draaispoelmeter van 100uA een inwendige weerstand verondersteld wordt te hebben van 4k. Reken maar mee: Originele spanningsval 6V. Daarbij moet volle schaal 100uA lopen. 100uA door 56k is U=I*R = 0,0001 * 56000 = 5,6V. Blijft er 6 – 5,6 = 0,4V over de meter staan. Dat weer bij 100uA levert een inwendige weerstand van R=U/I = 0,4/0,0001 = 4000 Ohm ofwel 4k. En DAT levert een tijdconstante van 0,4s. Dat lijkt er meer op.
Door de elco nu 22uF te maken met een weerstand van 5k6 is de tijdconstante nu een dikke seconde. Veel kleiner kan niet omdat dan de afvlakking (van de pulserende uitgang van de 555) onvoldoende wordt waardoor het display zenuwachtig wordt. In de praktijk reageert de meter nu snel genoeg.
Condensator C8 wordt nu geladen door een Ge diode en ontladen door een Si diode. Dat betekent bij laden 6-0,3 (de spanningsval over een Ge diode is 0,3) is 5,7V, en bij ontladen door de Si diode met een overgangsspanning van 0,7 V een ondergrens van diezelfde waarde. De uitgangsspanning varieert dus nu van 0,7-5,7V. Na de emittervolger die nog voor de AD-converter zit, levert dit 0-5V op; precies zijn regelbereik.
Na de aanpassingen werkte de meter perfect. Ik sloot een dummyload aan, en zette met de tune generator de output op 5W. Nu draaide ik trimmer C1 vanaf minimale capaciteit omhoog totdat de SWR-meter begon op te lopen. Tikkie terug, en nu was de meter afgeregeld. Toen de MFJ ertussen en de antenne eraan, en dan maar misaanpassen om te testen. T/m 1:3 zijn ze exact gelijk in aanwijzing. Daarna wordt de MFJ (een kruisnaald meter) gewoon te onnauwkeurig in de aflezing. En veel maakt dat ook niet meer uit: als je boven de 1:3 zit vindt je eindtrap het toch niet gezellig meer…
Op naar de volgende fase: de ingebouwde tuner.