En grundläggande introduktion till nätdoppmätare

Den Grid Dip Meter (GDM) eller Grid Dip Oscillator (GDO) är ett elektroniskt instrument som används i mätning och provning av radiofrekvenskretsar. Det är i grunden en oscillator med en exponerad spole och svängningsamplitudavläsning. Den har tre huvudfunktioner:

Mäta resonansfrekvensen
- av en LC-resonanskrets,
- en kristall / keramisk resonator,
- eller en antenn,
Mätning av induktans eller kapacitans,
Mäta frekvensen för en signal,
Generering av RF-sinusvågsignaler.

I ovanstående bild av GDM kan du se vredhatten styr tuningkondensatorn med en frekvensskala och på vänster sida finns utbytbara spolar för olika frekvensband och strax under frekvensskalan finns en mätare som läser ut oscillatorn utspänning. Lär dig mer om olika typer av oscillatorer här.

Vad ligger bakom namnet?

Grid Dip Meters kallas så eftersom de redan på dagen tillverkades med hjälp av trioder och användes för att mäta oscillatoramplituden genom att mäta strömmen som strömmar genom nätmotståndet.

Moderna GDO: er är inte gjorda med vakuumrör utan med transistorer - helst JFET eller Dual-Gate MOSFET på grund av deras höga ingångsimpedans som gör oscillatorn mer stabil. GDO: er med transistorer kan kallas TDO eller TDM (Trans dip oscillator / meter). De kan också tillverkas med en tunneldiod (tunnel diposcillator / meter) istället för en transistor eller ett rör.

Grundkretsen

Kretsen som visas här kommer från en bok som heter ” Konstrukcje krótkofalarskie dla początkujących ” av Andrzej Janeczek, kallesignal SP5AHT. Det är möjligen den enklaste GDM-kretsen som använder en BJT,

Kärnan i denna krets ligger en VFO i en Hartley-konfiguration, R1 tillhandahåller basförspänning, R2 begränsar kollektorströmmen, C5 kopplar bort strömförsörjningen som omkopplas av GF-omkopplaren, C4 förhindrar att basförspänning kortsluts till jord av L. C3- och L-form en resonanskrets som ställer in frekvensen, C2, P2 (tryckfel, ska vara D2) och D1 bildar en spänningsdubblare som korrigerar (magnetiska mätare kan inte mäta växelström) signalen, som sedan filtreras av C1 och matas till 50uA mätare via känslighetsinställningskruven P1.

L ska monteras utanför höljet på ett uttag så att det kan bytas mot olika spolar mot olika band. Uttaget och spolpluggen kan vara en 5 eller 3-stifts DIN, ett 3,5 mm stereouttag / uttag eller vad du än har till hands som också förhindrar att spolen sätts i fel väg (jordad del till basen och vice versa), eftersom det kan förhindra oscillation. C3 kan vara en standard variabel kondensator från en transistorradio, även om en utan något mellan plattorna (lufttyp) är att föredra för högre frekvensstabilitet. T1 kan vara vilken som helst NPN BJT med hFE över 150 och övergångsfrekvens över 100 MHz, såsom 2SC1815, 2N2222A, 2N3904, BF199. L beror på önskat band, för LW och MW kan det lindas på en ferritstav men vid SW och uppåt är luftkärnan bättre.För 3MHz - 8MHz-band är det 11uH men kan beräknas med de många spolräknare online för olika band

Mäta resonans för en LC-krets

Användningen av en Grid Dip Meter som en induktor-kondensatorresonanskretsresonansmätare beror på kretsen. Om det bara är en resonanskrets, inte ansluten till någonting och med spolen exponerad, behöver du bara placera resonanskretsens spole nära den exponerade spolen i GDM, ställa in din GDM tills mätaren sjunker. Denna nedgång orsakas av att resonanskretsen är kopplad till spolen i GDM och absorberar en del av energin i resonanskretsen, vilket orsakar en nedgång i oscillatorns utspänning och en förändring i mätarens visade värde.

Om spolen är avskärmad (IF-transformatorer till exempel) måste du koppla ihop GDM genom att linda några trådvarv och ansluta den mellan

Mätning av resonans hos en resonator

Att mäta kristallresonatorer med GDM är enkelt men inte särskilt exakt. Denna metod är användbar för att bestämma kristallfrekvensen när etiketten har försvunnit. Allt du behöver göra är att ansluta några varv av tråd runt GDM-spolen och ansluta slingan till kristallen. Resonansen blir väldigt brant så du måste ställa in GDM mycket långsamt.

Mätning av antenneresonans

För att mäta resonansfrekvenserna hos en antenn (t.ex. en dipol) lindar du några trådar runt GDM-spolen och ansluter den till antennkontakten. Ställ in GDM och byt spolar tills du ser doppet på mätaren. Du kan också mäta hur bredband antennen är genom att notera hur snabbt nålen sjunker under inställningen.

Mätning av induktans eller kapacitans

Du kan mäta induktansen hos en induktor eller en kondensator genom att skapa en resonanskrets med den uppmätta induktorn eller kondensatorn och en känd värdekondensator / induktor parallellt och justera GDM och byta spolar tills du ser doppet på mätaren, precis som med en vanlig LC-krets. Mata in resonansfrekvensen och den kända kapacitansen / induktansen i en LC-resonansräknare för att få den okända induktansen / kapacitansen.

Vi har tidigare skapat en Arduino-baserad kapacitansmätare och frekvensmätare för att mäta kapacitansen och frekvensen.

Mäta frekvensen för en signal

Det finns två sätt att mäta frekvensen med GDM:

Absorberande frekvensmätning
Heterodyne frekvensmätning

Absorberande frekvensmätning fungerar när GDM stängs av, signalen appliceras på några varv av tråd som slingas runt GDM-spolen, sedan ställs mätaren in och spolarna ändras tills mätaravläsningen går upp och det är signalfrekvensen.

Det absorberande frekvensmätningsläget fungerar på samma sätt som en kristallradio, GDM-avstämd krets avvisar alla signaler från andra frekvenser än dess resonansfrekvens, dioden vrider signalens högfrekventa växelström till DC eftersom mätare bara kan arbeta med DC. Det fungerar bara med de GDM-typer som har mätaren ansluten till resonanskretsen via en diod, som den i Basic TDO-kretsen som förklarades tidigare. Signalamplituden måste vara relativt hög, inte mindre än 100 mV, på grund av diodens framspänning. Det kan också användas för att se nivån på harmonisk distorsion i signalen, bara ställa in GDM till en frekvens 2, 3 eller 4 gånger högre än den uppmätta signalfrekvensen och också ställa in en frekvens 2 eller 3 gånger lägre för att se om du mätte inte en överton i första hand.

Heterodyne frekvensmätningsläge fungerar bara med de GDM som har ett dedikerat telefonuttag. Det fungerar på principen att blanda frekvenser, till exempel om vår GDM oscillerar vid 1000 kHz och det finns en 1001 kHz signal kopplad till GDM-spolen, frekvenserna heterodyne (mix) skapar en signal på 1 kHz (1001 kHz - 1000 kHz = 1 kHz) som kan hörs om det finns hörlurar anslutna till uttaget.

Detta är en mycket mer känslig och noggrann metod för frekvensmätning och kan användas för att matcha kristaller för kristallfilter.

Signalgenerering

För att använda din GDM som en oscillator med variabel frekvens är allt du behöver göra att spola en spole över den ursprungliga GDM-spolen och ansluta en buffertförstärkare till den. Användning av en buffertförstärkare rekommenderas för att ta utmatningen direkt från spolen lindad över GDM-spolen kommer att ladda den och orsaka amplitud och frekvensinstabilitet och kanske till och med svängningarna dör ner.

Generering av modulerade RF-signaler

Vissa nätmätare kan generera AM-modulerade signaler, de gör det antingen genom att modulera det med 60Hz AC från strömtransformatorn, 120Hz AC efter korrigering (de första två är de vanliga metoderna i gammalt rör GDM) eller genom att ha en inbyggd AF-generator (oftare i snygga transistor-TDM: er). Om moduleringen sker vid generatorn kan det finnas en liten FM-komponent i AM-signalen.