SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Här presenteras ett snabbt ihopkommet byggprojekt som kanske kan vara intressant att fundera över. I samband med ESR:s och Hörby Radioförenings provsändningar från Hörby på 1179 kHz bestämdes att mäta fältstyrka från stationen och jämföra denna mot 1928 års mätningar som utfördes av Radiobyrån vid Kung Telegrafverket.
Första delen av dessa mätningar finns redovisad i ESR Resonans nr 1/2015. Mätningarna i september 2015 gjordes på 30 olika platser runt om i Skåne och resultaten visade sig stämma väl överens med de gamla mätningarna från 1928.
Nu går vi vidare och skall mäta mer lite mer noga och på betydligt fler mätpunkter längs några få utvalda rutter med Hörby i centrum. I första mätningen användes en professionell EMC-mätmottagare R&S ESCS30 med en kalibrerad magnetisk loop-antenn och som komplement en aktiv monopolantenn, även den kalibrerad för att ge korrekta fältstyrkevärden.
ESCS30 mottagaren är dock lite bökig att använda i en personbil och drar ganska mycket ström från den externa 24 V batteripacken. Dessutom är det ju lite fusk att använda köpegrejor. Som alternativ har jag därför skruvat ihop en egen mätmottagare som är betydligt mer lättanvänd än R&S-mottagaren och som inte dränerar batterierna så snabbt.
Mottagaren är uppbyggd av några moduler som monterats på en 22 x 22 cm al-plåt. Boxen längst upp till vänster innehåller lokaloscillatorn AD9850 som styrs av Arduino Pro Mini. Nu inställd att ge 1000,2 kHz samt 1179,2 kHz LO-signal. Boxen till höger innehåller ingångssteg med en Mini Circuits +6 dBm blandare, MF-förstärkare för 200 Hz centerfrekvens med bandbredden 300 Hz med en OP-förstärkare som MF-filter samt en logaritmisk förstärkare med lite drygt 90 dB förstärkning. Efter log-förstärkaren sitter en spänningsföljare för att driva det analoga mätinstrumentet som täcker området -97 till -17 dBm motsvarande 10 dBuV till 90 dBuV. En 0-4 V DC-utgång finns också som kan anslutas till en kommande modul med en AD-omvandlare och uPc för digital visning direkt i dBuV. I nuläget kan visarinstrumentet läsas av och skalstrecken via en tabell översättas till dBuV/m med avvikelser mindre än 0,5 dB eller så. Det är tillräckligt bra för ändamålet.
Under visarinstrumentet sitter en högstabil 1 MHz referensoscillator som används för att kalibrering och kontroll. Utnivån är justerad till 50,0 dBuV och stabilare än +/- 0,1 dB och skall när allt är OK motsvara exakt 50 skalstreck på visarinstrumentet.
Två antenner kan anslutas, en aktiv monopolantenn monterad på en 30 x 30 cm stor magnetisk platta med hög kapacitiv koppling till referensjordplanet dvs biltaket, samt en magnetisk loop-antenn placerad på ett stativ 1 m över marken och som kan användas som komplement eller som referens för att säkerställa att hela mätsystemet är rätt kalibrerat och visar rätt värden.
Båda antennerna är f n injusterade för 0 dB antennfaktor vilket innebär att det avlästa dBuV-värdet blir det samma i dBuV/m. Den magnetiska loopen är kalibrerad mot en annan kalibrerad loop som det finns spårbar kalibreringsdata på. Den aktiva monopolantennen är i sin tur kalibrerad mot loop-antennen och med hänsyn tagen till monopolens placering på biltaket.
Första provskottet idag. Monopolens antennfaktor beräknades och förstärkningen ställdes in i labbet före montering på biltaket. Därefter kördes en runda på ett antal småvägar inom en 5 x 5 km kvadrat utanför Lund där fältstyrkan från monopolantennen jämfördes med fältstyrkan från loop-antennen. Den vertikala axeln visar den mottagna nivån i dBm och den horisontella axeln 9 mätpunkter längs rutten. Man kan se att förstärkningen i monopolantennen behöver sänkas c:a 0,5 dB för att korrelera med den magnetiska loopen.
En viss avvikelse kommer alltid att finnas då förhållandet mellan E- och H-fält varierar en smula beroende på terräng och skuggande objekt. T ex dämpar ett skogsparti E-fältet något mer än H-fältet medan stora metalliska objekt verkar dämpa H-fältet mer. Den relativt stora avvikelsen i mätning 3 beror ev på något sådant eller så är det en felavläsning. Nio mätpunkter inom ett så begränsat geografiskt område är för få för att känna sig helt säker.
I morgon skall en ny mätrutt köras efter att antennfaktorn justerats ner 0,5 dB, så får vi se om kurvorna trillar på plats.
De skarpa mätningarna på Hörby mellanvåg skall denna gång göras under färd och med den aktiva monopolantennen placerad mitt på biltaket. Det lär bli mer rationellt än att behöva stanna och rigga upp stativ och mätantenner så som vi gjorde i den första mätomgången. Vi ser också möjligheten att ansluta en GPS och logga mätvärdena automatiskt och kontinuerligt för senare bearbetning i datorn.
En sak som redan nu visat sig är att fältstyrkan kan vara oerhört stabil över fler km för att öka några tiondels dB på små flacka kullar som höjer sig bara några meter över omgivningen. När småbyar passeras så sjunker nivån 3-6 dB och det behövs inte många hus för att få ordentliga dipp. Inne i Lund är fältstyrkan c:a 20-30 dB svagare än strax utanför bebyggelsegränsen. Lärorikt projekt.
Mätmottagaren är tänkt att användas i ett liknande projekt senare där olika typer av 21 MHz antenner skall utvärderas m m. Så i detta skede är projektet mest till för samla erfarenheter och få underlag för vidare funderingar.
Första delen av dessa mätningar finns redovisad i ESR Resonans nr 1/2015. Mätningarna i september 2015 gjordes på 30 olika platser runt om i Skåne och resultaten visade sig stämma väl överens med de gamla mätningarna från 1928.
Nu går vi vidare och skall mäta mer lite mer noga och på betydligt fler mätpunkter längs några få utvalda rutter med Hörby i centrum. I första mätningen användes en professionell EMC-mätmottagare R&S ESCS30 med en kalibrerad magnetisk loop-antenn och som komplement en aktiv monopolantenn, även den kalibrerad för att ge korrekta fältstyrkevärden.
ESCS30 mottagaren är dock lite bökig att använda i en personbil och drar ganska mycket ström från den externa 24 V batteripacken. Dessutom är det ju lite fusk att använda köpegrejor. Som alternativ har jag därför skruvat ihop en egen mätmottagare som är betydligt mer lättanvänd än R&S-mottagaren och som inte dränerar batterierna så snabbt.
Mottagaren är uppbyggd av några moduler som monterats på en 22 x 22 cm al-plåt. Boxen längst upp till vänster innehåller lokaloscillatorn AD9850 som styrs av Arduino Pro Mini. Nu inställd att ge 1000,2 kHz samt 1179,2 kHz LO-signal. Boxen till höger innehåller ingångssteg med en Mini Circuits +6 dBm blandare, MF-förstärkare för 200 Hz centerfrekvens med bandbredden 300 Hz med en OP-förstärkare som MF-filter samt en logaritmisk förstärkare med lite drygt 90 dB förstärkning. Efter log-förstärkaren sitter en spänningsföljare för att driva det analoga mätinstrumentet som täcker området -97 till -17 dBm motsvarande 10 dBuV till 90 dBuV. En 0-4 V DC-utgång finns också som kan anslutas till en kommande modul med en AD-omvandlare och uPc för digital visning direkt i dBuV. I nuläget kan visarinstrumentet läsas av och skalstrecken via en tabell översättas till dBuV/m med avvikelser mindre än 0,5 dB eller så. Det är tillräckligt bra för ändamålet.
Under visarinstrumentet sitter en högstabil 1 MHz referensoscillator som används för att kalibrering och kontroll. Utnivån är justerad till 50,0 dBuV och stabilare än +/- 0,1 dB och skall när allt är OK motsvara exakt 50 skalstreck på visarinstrumentet.
Två antenner kan anslutas, en aktiv monopolantenn monterad på en 30 x 30 cm stor magnetisk platta med hög kapacitiv koppling till referensjordplanet dvs biltaket, samt en magnetisk loop-antenn placerad på ett stativ 1 m över marken och som kan användas som komplement eller som referens för att säkerställa att hela mätsystemet är rätt kalibrerat och visar rätt värden.
Båda antennerna är f n injusterade för 0 dB antennfaktor vilket innebär att det avlästa dBuV-värdet blir det samma i dBuV/m. Den magnetiska loopen är kalibrerad mot en annan kalibrerad loop som det finns spårbar kalibreringsdata på. Den aktiva monopolantennen är i sin tur kalibrerad mot loop-antennen och med hänsyn tagen till monopolens placering på biltaket.
Första provskottet idag. Monopolens antennfaktor beräknades och förstärkningen ställdes in i labbet före montering på biltaket. Därefter kördes en runda på ett antal småvägar inom en 5 x 5 km kvadrat utanför Lund där fältstyrkan från monopolantennen jämfördes med fältstyrkan från loop-antennen. Den vertikala axeln visar den mottagna nivån i dBm och den horisontella axeln 9 mätpunkter längs rutten. Man kan se att förstärkningen i monopolantennen behöver sänkas c:a 0,5 dB för att korrelera med den magnetiska loopen.
En viss avvikelse kommer alltid att finnas då förhållandet mellan E- och H-fält varierar en smula beroende på terräng och skuggande objekt. T ex dämpar ett skogsparti E-fältet något mer än H-fältet medan stora metalliska objekt verkar dämpa H-fältet mer. Den relativt stora avvikelsen i mätning 3 beror ev på något sådant eller så är det en felavläsning. Nio mätpunkter inom ett så begränsat geografiskt område är för få för att känna sig helt säker.
I morgon skall en ny mätrutt köras efter att antennfaktorn justerats ner 0,5 dB, så får vi se om kurvorna trillar på plats.
De skarpa mätningarna på Hörby mellanvåg skall denna gång göras under färd och med den aktiva monopolantennen placerad mitt på biltaket. Det lär bli mer rationellt än att behöva stanna och rigga upp stativ och mätantenner så som vi gjorde i den första mätomgången. Vi ser också möjligheten att ansluta en GPS och logga mätvärdena automatiskt och kontinuerligt för senare bearbetning i datorn.
En sak som redan nu visat sig är att fältstyrkan kan vara oerhört stabil över fler km för att öka några tiondels dB på små flacka kullar som höjer sig bara några meter över omgivningen. När småbyar passeras så sjunker nivån 3-6 dB och det behövs inte många hus för att få ordentliga dipp. Inne i Lund är fältstyrkan c:a 20-30 dB svagare än strax utanför bebyggelsegränsen. Lärorikt projekt.
Mätmottagaren är tänkt att användas i ett liknande projekt senare där olika typer av 21 MHz antenner skall utvärderas m m. Så i detta skede är projektet mest till för samla erfarenheter och få underlag för vidare funderingar.
Last edited:
