Door Henk van den Hof, PE1BVJ

Onlangs las ik iets over ik een nieuw IC, de AD8307 van Analog Devices. Dit IC is een low cost DC-500 MHz, 92 dB logarithmic amplifier. Hiermee is een op eenvoudige wijze een pracht van een veldsterktemeter te maken. De twintig pagina’s tellende datasheets van de AD8307 zijn via internet te downloaden. Het Internetadres is: http://analog.com. Op deze site toetst u in de zoekmachine AD8307 in.

TIP: bekijk ook eens de vele ander IC’s die Analog Devices in zijn programma heeft.

Figuur 1 geeft een blokschematische voorstelling van dit IC te zien.

De AD8307 is de eerste logaritmische versterker in een 8-pins (DIL8) behuizing. Het is een complete 500 MHz monolitische demodulerende logaritmische versterker gebaseerd op de sussessive detection techniek, met een dynamisch bereik van 92 dB ± 3 dB, en 88 dB ± 1 dB bij alle frequenties tot 100 MHz. Hij is extreem stabiel en gemakkelijk in het gebruik, door dat er slechts enkele componenten hoeven worden toegevoegd. Hij behoeft slecht een enkele voedingsspanning tussen de 2,7 V en 5,5 V, bij 7,5 mA. Het opgenomen vermogen is slechts 22,5 mW bij 3 V. Via een CMOS-compatible controle pin is de AD8307 in een standby stand te schakelen. De standby stroom bedraagt slechts 150 µA. Elk van de cascade versterker/limiter cellen heeft een klein-signaal versterking van 14,3 dB, met een –3 dB bandbreedte bij 900 MHz. De AD8307 voorziet in een dynamisch bereik van ongeveer –75 dBm (waarbij dBm staat voor: -85 dBV (sinus) aan 50 , oftewel ± 56 µV) tot + 17 dBm (+ 6,8 dBV = 2,2 V (sinus)). Een ingang aanpassing netwerk kan dit verlagen van – 88 dBm tot +3 dBm. De logaritmische lineariteit is binnen ±0,3 dBm tot 100 MHz, en zakt langzaam boven de 500 MHz. Er is geen minimum frequentie limiet. Hij kan ook voor audio frequenties gebruikt worden. De uitgangsspanning, die door een stroom van 2 µA/dB door de interne weerstand van 12,5 k gegenereerd wordt, is 25 mV/dB. De uitgangsspanning varieert van 0,25 V bij een input van –74 dBm tot 2,5 V bij een input van +16 dBm.

In de datasheets staat een fraai voorbeeld (figuur 2) van een frequentie afhankelijke schakeling.

Het schema

Het schema lijkt enigszins op die uit elektuur nr.423 van januari 1999. Het verschil zit met name in de frequentieafhankelijke toepasbaarheid, en het ontbreken van de intercept regeling. Voor degenen die het artikel in elektuur gelezen hebben, zullen de verschillen snel duidelijk zijn. In plaats van een breedbandige ingang is zoals in het elektuur ontwerp wordt toegepast, is mijn ontwerp ook te voorzien van een frequentie afhankelijk ingangsfilter. Hierdoor is deze schakeling uitermate geschikt als bijvoorbeeld veldsterktemeter bij het vossenjagen op twee-meter. Door C1, C2 en L1 te wijzigen, is deze schakeling ook voor andere frequenties geschikt te maken. Zie hiervoor tabel 4. Zonder frequentie afhankelijk ingangsfilter kunt u deze schakeling gebruiken als een breedbandige veldsterktemeter.

Via R1 (100k) wordt het HF signaal aan het frequentie afhankelijke netwerk C1, L1 en C2 toegevoerd. Weerstand R1 zorgt voor een kleine misaanpassing. De demping bedraagt slecht 0,05 %. Dit komt overeen met een afwijking van 500 mW bij 1 kW. Het bereik van dit ontwerp in deze configuratie loopt van –30 dBm (7.07 mV rms, oftewel 1 µW) tot +60 dBm (223 V rms, oftewel 1 kW). Een interne voltage verzwakker van 158:1 (44 dB) zorgt bij een schaal van 25 mV/dB, voor een uitgangsspanning aan pin 4 van: 1.5 V bij een input van 100 mW, 2,0 V bij een input van 10 W, en 2,5 V bij een input van 1 kW. Doordat de uitgangsimpedantie rond de 12,5 k ligt, kunt u een draaispoelmeter, die laag ohmig is, niet rechtstreeks aan de uitgang van IC 1 hangen. Daarom gebruiken we IC2 als buffer trap. C5 dient om snelle schommelingen in het aangeboden signaal te compenseren. Dit geeft een rustige uitlezing van de meter. Met P1is de meteruitslag in te stellen. Met potmeter P1 kunnen we de uitslag van ons meetinstrument instellen. P2 dient om in de gevoeligste stand van P1 de meter op 0 in te stellen. In de gevoeligste stand van P1 slaat de meter al uit op het geringste hoogfrequent.

Met een beetje geduld, een vaste hand en een pincet, soldeert u de SMD componenten op hun plaats. Plaats IC1 en IC2 in geen geval in IC voeten. Om HF invloeden van buitenaf op de print zo veel mogelijk te vermijden, is het raadzaam om het printje in te blikken. Verbind de middenpoot van het BNC-chassis deel met een zo kort mogelijke verbinding met R1. Maak eventueel gebruik van doorvoercondensatoren (1nF) om de spanning en de meter aan te sluiten.

Praktijk ervaring

Zelf heb ik eerst een prototype gebouwd zonder frequentieafhankelijk netwerk. Op de veldsterktemeter sloot ik een "rubberduck" antenne aan. De daarmee gepleegde testen wezen uit dat met deze veldsterktemeter een zender op 145 MHz met een output van 500 Watt nog tot op de centimeter afstand te peilen is. Ook de gevoeligheid liet niets te wensen over. Een oscillator op 145 MHz met een output van 1 mW is al op een afstand van zo'n 10 meter te peilen. Metingen op 435 MHz kwamen nagenoeg overeen met de metingen op 145 MHz. Tijdens de NVRA loop-vossenjacht van 22 augustus 1999. heeft Pim Oosterbaan dit prototype in de praktijk getest. Vol bewondering keken de ander vossenjagers naar de prestaties die de veldsterktemeter leverde. De vos zond uit met 1 Watt. De veldsterktemeter wist moeiteloos de zendantenne tot op 1cm nog goed meten. Ik kan dus stellen dat met weinig middelen een volwaardig veldsterkte meter te vervaardigen is.

Schema & printlayout's (1:1)   pdf

Printlayout's & componentenopstelling