Универсальный аттенюатор радиолюбителя

[R9OFG]

Данная разработка является логическим продолжением простого перестраиваемого аттенюатора на базе микросхемы PE4302.

Этот аттенюатор разработан совместно с Евгением RZ3QS, ниже на картинке прототип, собранный Евгением











Характеристики:

• Диапазон перестройки аттенюатора 0…-150dB.
• Питание от внешнего источника 3,5…12v, в зависимости от применяемого типа реле для подключения внешних аттенюаторов.
• Входной/выходной импеданс аттенюатора 50 Ом.
• Четыре внешних, автоматически подключаемых аттенюатора.
• Внешние аттенюаторы могут быть применены с затуханием в пределах 0…-32,2dB. Можно применить готовые аттенюаторы, либо рассчитать на резисторах по П-образной схеме.
• Неравномерность АЧХ аттенюатора на прототипе схемы в диапазоне до 150мГц получилась не более -0,5dB.

• Отображение ослабленного сигнала на выходе аттенюатора в dBm и Vrms.
• Фоновый контроль напряжения источника питания.
• Сохранение текущего затухания аттенюатора при отключении источника питания.
• Управление аттенюатором осуществляется энкодером с кнопкой и дополнительными пятью кнопками.
• В качестве основной платы контроллера аттенюатора можно использовать модуль Arduino PRO-mini на базе МК Atmega168/328p.

Проектная схема контроллера аттенюатора



Управление/функционал:

1. При подаче питания, производится измерение напряжения питания схемы, с выводом значения напряжения источника питания на дисплей, далее входит в рабочий режим, если измеренное значение напряжения источника питания меньше 2,8v, переходит в режим просмотра значения напряжения источника питания для коррекции показаний подстроечным резистором R9.2. При нажатой кнопке энкодера и включении питания запускается режим настроек.

3. В режиме настроек:
SAV LOSS — сохранение значения затухания PE4302 в EEPROM, запись состояния аттенюатора происходит после 10 секунд бездействия пользователя, при условии, если состояние аттенюатора изменилось от последней записи, переход на следующий пункт — нажатие на кнопку энкодера.
MIN VBAT — минимальное значение источника питания, диапазон 2.8…9в, переход на следующий пункт — нажатие на кнопку энкодера.
INS LOSS — значение внутреннего затухания PE4302, в диапазоне 0…-3dB с шагом 0.1, переход на следующий пункт — нажатие на кнопку энкодера.
INPUT — значение уровня сигнала на входе, в диапазоне -100…+20dBm, переход на следующий пункт — нажатие на кнопку энкодера.
EXT ATT 1/2/3/4 — значение внешних автоматически подключаемых аттенюаторов, в диапазоне 0…-32.2dB на каждый, переход на следующий пункт — нажатие на кнопку энкодера.

После выхода из режима настроек, устанавливается нулевое затухание PE4302 (с учетом собственного внутреннего затухания), и отключение всех внешних аттенюаторов.

4. Во всех режимах:
Удержанием кнопки STEP меняем шаг перестройки, точка в правом нижнем углу — шаг 0.1(0.5), без точки — шаг 1, двоеточие — шаг 10. Для рабочего режима значения 0.5/1/10, для режима настроек INS_LOSS только значение 0.1, для остальных режимов настроек значения 0.1/1/10.

Для выбора шага, необходимо отпустить кнопку на нужном варианте. Установленное значение шага запоминается для каждого режима при питании устройства, после подачи питания на устройство, шаг для каждого режима устанавливается равный 1.

5. В рабочем режиме вращением энкодера устанавливаем затухание в dB с установленным шагом, внешние четыре АТТ подключаются автоматически через ключи управления реле, при удержании кнопки энкодера нажатой, в верхнем правом углу меняются символы режимов, вход в нужный режим — отпускание кнопки на нужном символе:

I - быстрый переход на ввод значения уровня сигнала на входе аттенюатора, выход — нажатие на кнопку энкодера.
E - быстрый переход на ввод значений четырех внешних аттенюаторов, выход — нажатие на кнопку энкодера.
V - просмотр текущего значения напряжения источника питания для коррекции измерения АЦП подстроечным резистором R9, выход — нажатие на кнопку энкодера.
S - переход в режим настроек, см. п.3.
T - тестовый прогон аттенюатора в соответствии с установленным шагом, в цикле автоматически изменяется значение аттенюатора от минимального до максимального затухания, прерывание тестового прогона - нажатие на кнопку энкодера, после прерывания теста, устанавливается нулевое затухание PE4302, и отключение всех внешних аттенюаторов.

Кратковременное нажатие на кнопку энкодера меняет вывод значений на дисплей в рабочем режиме dB+ATT или уровень сигнала на выходе аттенюатора в значениях dBm+Vrms, при просмотре dB, на нижней строке дисплея отображается подключение аттенюаторов ATT P1234, где P — PE4302, цифры — номера внешних АТТ соответственно.

6. В рабочем режиме можно мгновенно переходить на +/-1dB или +/-10dB без использования энкодера, переход осуществляется кратковременным нажатием на следующие кнопки:
-1dB — кратковременное нажатие, шаг -1dB.
+1dB — кратковременное нажатие, шаг +1dB.
+10dB — кратковременное нажатие, шаг +10dB.
-10dB — кратковременное нажатие, шаг -10dB.

ВАЖНО!!! Входной/выходной импеданс аттенюатора равен 50 Ом. Показания в dBm/Vrms будут истины при условии: генератор-АТТ-нагрузка = 50 Ом.

Ниже в архиве прошивка, схема и история изменений

ATT_PE4302_ATMEGA168-328P_v1.4.zip

Готовится проект печатной платы для производства плат в Китае.

73!

[Евгений240]

Неравномерность АЧХ аттенюатора на прототипе схемы в диапазоне до 150мГц получилась не более -0,5dB.

Прошу извинить мой скептицизм, но в столь малые погрешности на частоте 150 МГц АТТ выполненного на реле, обмотки которых всего лишь зашунтированы конденсаторами я не верю. Будет он свистеть по питанию реле. И даже на много меньших частотах.
По коммутаторам ничего не скажу, не сталкивался.
Но что то подсказывает, что и там проблемы с пролазами по питанию ключей будут.

[rz3qs]

Но что то подсказывает

Для начала есть смысл понять философию работы АТТ, а уж потом переходить к пролазам. И верхняя частота его будет 2500 МГц.

[Евгений240]

Для начала есть смысл понять философию работы АТТ

Ну , если у АТТ есть философия...
Тезка, не надо обид.
Я с большим уважением отношусь к людям, которые могут своей головой и руками создать что то.
А по пролазам, просто моё частное мнение, основанное на собственном опыте и никак не умаляющее ваших заслуг.

[vadim_d]

а уж потом переходить к пролазам

При том секционировании внешнего аттенюатора, что на фото, и затухании секции до 32.2 дБ наверное все достаточно хорошо, хотелось бы глянуть разводку. По схеме и на фото к нему четыре открытых коллектора и земля, непонятно, где питание. И да, тип реле очень звучный

[ГУН]

Все зависит для чего он Вам нужен?
Желаемое часто выдаётся за действительное, но потом...
Приехал представитель завода, по гарантии.
Расхвалил свое изделие, а когда попался "упертый заказчик", вместо одного отведённого на две установки дня, крутился бы "как уж на сковородке" месяц, а вместо обещанных 140 дБ, смог выжать только 110. Сжалились и отпустили через неделю.
Конечно во всем обещаном диапазоне этих параметров не достигнете, но для любительских целей хватит.
И будет сильно зависить от конструкции.
Даже промышленные аттенюаторы в таком диапазоне заставить работать если и возможно, то сложно.

[rz3qs]

И да, тип реле очень звучный

Какие были под рукой, а название теперь только прочитал.

Хочу лишь добавить, что все как обычно, быстро прошлись по тексту, одним глазом на картинки и можно уже делать оценку.

И по конструкции на этих звучных реле. Секции по 26.3 дБ, это видно на фото, возможно не всем понятно.
И АЧХ от 24 до 200 МГц всех четырех секций. Ровное АЧХ. Хотя моя задача была только до 30 мГц. Выше подключаются правильные АТТ до 3-х ГГц, руками.

PS.
Но главное не в конструкции на реле , а "универсальность " и удобство в управлении данного варианта АТТ .

[R9OFG]

И по конструкции на этих звучных реле. Секции по 26.3 дБ, это видно на фото, возможно не всем понятно.
И АЧХ от 24 до 200 МГц всех четырех секций. Ровное АЧХ. Хотя моя задача была только до 30 мГц. Выше подключаются правильные АТТ до 3-х ГГц, руками.

PS.
Но главное не в конструкции на реле , а "универсальность " и удобство в управлении данного варианта АТТ .

Верно, Евгений пишет, в характеристиках момент про внешние АТТ прописан отдельным пунктом

Внешние аттенюаторы могут быть применены с затуханием в пределах 0…-32,2dB. Можно применить готовые аттенюаторы, либо рассчитать на резисторах по П-образной схеме.

Если подключаем готовые аттенюаторы, к примеру с SMA, которые накручиваются на кабель, их значения прописываем в секциях контроллера, и оперативно видим уровень сигнала на выходе.

Потому в приведенной схеме и нет конкретных реле, по большому счету это схема контроллера. Я пробую разводку платы, под китайское производство плат, делать на других реле, Omron G5V-2, "земля" там разная, для контроллера и аттенюаторов, и сама PE4302 будет не на модуле с алика, а в своей секции и под своим экраном. Если в моем случае получится добиться результата как у Евгения, этого для КВ будет достаточно. Но практический результат Евгения, мне подсказывает, что и в моем случае до УКВ "дотянуть" реально будет.

[RV3DLX]

R9OFG, в Вашем описании (и на фото) говорится что устройство может управляться с помощью Arduino, а прошивка по нее есть?
Юрий.

[Oleg 9]

"земля" там разная, для контроллера и аттенюаторов

Если обмотки и питание реле полностью отстёгнуты от земли аттенюаторов, то может идти наводка помехи через ёмкость между обмоткой и контактами реле особенно в последней секции где возможно минимальное напряжение в доли мкВ. Причём эта наводка будет сильно зависеть от конфигурации измерительной системы и может проявиться в самых неподходящих ситуациях.