Eine grundlegende Einführung in das Grid Dip Meter

Das Grid Dip Meter (GDM) oder der Grid Dip Oscillator (GDO) ist ein elektronisches Instrument zur Messung und Prüfung von Hochfrequenzkreisen. Es ist im Grunde ein Oszillator mit einer freiliegenden Spule und einer Schwingungsamplitudenanzeige. Es hat drei Hauptfunktionen:

• Messung der Resonanzfrequenz
  • eines LC-Resonanzkreises,
  • ein Kristall / Keramik-Resonator,
  • oder eine Antenne,
• Messung der Induktivität oder Kapazität,
• Messung der Frequenz eines Signals,
• Erzeugung von HF-Sinuswellensignalen.

Im obigen Bild von GDM sehen Sie, wie der Knopfhut den Abstimmkondensator mit einer Frequenzskala steuert. Auf der linken Seite befinden sich austauschbare Spulen für verschiedene Frequenzbänder. Direkt unter der Frequenzskala befindet sich ein Messgerät, das den Oszillator ausliest Ausgangsspannung. Erfahren Sie hier mehr über verschiedene Arten von Oszillatoren.

Was steckt hinter dem Namen?

Grid Dip Meter werden so genannt, weil sie früher mit Trioden hergestellt und zur Messung der Oszillatoramplitude durch Messung des durch den Gitterwiderstand fließenden Stroms verwendet wurden.

Moderne GDOs werden nicht mit Vakuumröhren hergestellt, sondern mit Transistoren - vorzugsweise JFETs oder Dual-Gate-MOSFETs aufgrund ihrer hohen Eingangsimpedanz, die den Oszillator stabiler macht. GDOs mit Transistoren können als TDO oder TDM (Trans-Dip-Oszillator / Meter) bezeichnet werden. Sie können auch mit einer Tunneldiode (Tunneldip-Oszillator / Meter) anstelle eines Transistors oder einer Röhre hergestellt werden.

Die Grundschaltung

Die hier gezeigte Schaltung stammt aus einem Buch mit dem Titel „ Konstrukcje krótkofalarskie dla początkujących “ von Andrzej Janeczek, Rufzeichen SP5AHT. Es ist wahrscheinlich die einfachste GDM-Schaltung, die einen BJT verwendet.

Das Herzstück dieser Schaltung ist ein VFO in einer Hartley-Konfiguration, R1 liefert eine Basisvorspannung, R2 begrenzt den Kollektorstrom, C5 entkoppelt die vom GF-Schalter geschaltete Stromversorgung, C4 verhindert, dass die Basisvorspannung durch L. C3 und L kurzgeschlossen wird Ein Resonanzkreis, der die Frequenz C2, P2 (Druckfehler, sollte D2 sein) und D1 einstellt, bildet einen Spannungsverdoppler, der das Signal gleichrichtet (Magnetmesser können keinen Wechselstrom messen), das dann von C1 gefiltert und den 50 uA zugeführt wird Messgerät über den Empfindlichkeitseinstellungstopf P1.

L sollte außerhalb des Gehäuses an einer Buchse montiert werden, damit es gegen verschiedene Spulen für verschiedene Bänder ausgetauscht werden kann. Die Buchse und der Spulenstecker können eine 5- oder 3-polige DIN, eine 3,5-mm-Stereo-Buchse / Buchse oder was auch immer Sie zur Hand haben, die auch verhindern, dass die Spule falsch herum eingesteckt wird (geerdeter Teil an der Basis und umgekehrt). da es Schwingungen verhindern kann. C3 kann ein variabler Standardkondensator von einem Transistorradio sein, obwohl einer ohne irgendetwas zwischen den Platten (Lufttyp) für eine höhere Frequenzstabilität vorzuziehen ist. T1 kann ein beliebiger NPN-BJT mit einem hFE von über 150 und einer Übergangsfrequenz von über 100 MHz sein, z. B. 2SC1815, 2N2222A, 2N3904, BF199. L hängt vom gewünschten Band ab, für LW und MW kann es auf einen Ferritstab gewickelt werden, aber bei SW und oben ist der Luftkern besser.Für das 3MHz - 8MHz Band sind es 11uH, können aber mit den vielen Online-Spulenrechnern für verschiedene Bänder berechnet werden

Resonanzresonanz eines LC-Schaltkreises

Die Verwendung eines Grid Dip Meters als Resonanzmessgerät für Induktivitätskondensator-Resonanzkreise hängt vom Stromkreis ab. Wenn es sich nur um einen Resonanzkreis handelt, der an nichts angeschlossen ist und die Spule freiliegt, müssen Sie nur die Spule des Resonanzkreises in die Nähe der freiliegenden Spule des GDM bringen und Ihr GDM einstellen, bis das Messgerät abfällt. Dieser Abfall wird dadurch verursacht, dass der mit der Spule im GDM gekoppelte Resonanzkreis einen Teil der Energie im Resonanzkreis absorbiert, was zu einem Abfall der Ausgangsspannung des Oszillators und einer Änderung des angezeigten Werts des Messgeräts führt.

Wenn die Spule abgeschirmt ist (z. B. ZF-Transformatoren), müssen Sie das GDM koppeln, indem Sie einige Drahtwindungen wickeln und zwischen diesen anschließen

Resonanzresonanz messen

Das Messen von Kristallresonatoren mit GDM ist einfach, aber nicht sehr genau. Diese Methode ist nützlich, um die Kristallfrequenz zu bestimmen, wenn das Etikett abgenutzt ist. Alles, was Sie tun müssen, ist, ein paar Drahtwindungen um die GDM-Spule zu schließen und diese Schleife mit dem Kristall zu verbinden. Die Resonanz ist sehr steil, daher müssen Sie das GDM sehr langsam einstellen.

Messung der Antennenresonanz

Um die Resonanzfrequenzen einer Antenne (z. B. eines Dipols) zu messen, wickeln Sie einige Drahtwindungen um die GDM-Spule und verbinden Sie sie mit dem Antennenanschluss. Stellen Sie das GDM ein und tauschen Sie die Spulen aus, bis Sie die Neigung auf dem Messgerät sehen. Sie können auch messen, wie breitbandig die Antenne ist, indem Sie feststellen, wie schnell die Nadel während der Abstimmung abfällt.

Induktivität oder Kapazität messen

Sie können die Induktivität eines Induktors oder eines Kondensators messen, indem Sie einen Resonanzkreis mit dem gemessenen Induktor oder Kondensator und einem Kondensator / Induktor mit bekanntem Wert parallel schalten und das GDM einstellen und die Spulen wechseln, bis Sie den Einbruch auf dem Messgerät sehen, genau wie bei eine reguläre LC-Schaltung. Geben Sie die Resonanzfrequenz und die bekannte Kapazität / Induktivität in einen LC-Resonanzrechner ein, um die unbekannte Induktivität / Kapazität zu erhalten.

Wir haben zuvor ein Kapazitäts- und Frequenzmessgerät auf Arduino-Basis hergestellt, um die Kapazität und die Frequenz zu messen.

Messung der Frequenz eines Signals

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Frequenz mit dem GDM zu messen:

• Absorptionsfrequenzmessung
• Überlagerungsfrequenzmessung

Die Absorptionsfrequenzmessung funktioniert, wenn das GDM ausgeschaltet ist, das Signal an einige Drahtwindungen angelegt wird, die um die GDM-Spule geschlungen sind, dann wird das Messgerät abgestimmt und die Spulen werden gewechselt, bis die Zähleranzeige ansteigt und dies die Signalfrequenz ist.

Der Absorptionsfrequenz-Messmodus funktioniert ähnlich wie ein Quarzfunkgerät. Der GDM-abgestimmte Schaltkreis weist alle Signale von anderen Frequenzen als der Resonanzfrequenz zurück. Die Diode wandelt den hochfrequenten Wechselstrom des Signals in Gleichstrom um, da Messgeräte nur mit Gleichstrom arbeiten können. Dies funktioniert nur bei GDM-Typen, bei denen das Messgerät über eine Diode mit dem Resonanzkreis verbunden ist, wie in der zuvor erläuterten Basis-TDO-Schaltung. Die Signalamplitude muss aufgrund der Durchlassspannung der Diode relativ hoch sein, nicht weniger als 100 mV. Es kann auch verwendet werden, um den Pegel der harmonischen Verzerrung im Signal zu sehen. Stellen Sie das GDM einfach auf eine Frequenz ein, die 2, 3 oder 4 Mal höher als die gemessene Signalfrequenz ist, und stellen Sie auch eine Frequenz ein, die 2 oder 3 Mal niedriger ist, um festzustellen, ob Sie dies tun hat überhaupt keine Harmonische gemessen.

Der Heterodyn-Frequenzmessmodus funktioniert nur mit GDM, die über eine dedizierte Telefonbuchse verfügen. Es funktioniert nach dem Prinzip des Mischens von Frequenzen, wenn beispielsweise unser GDM mit 1000 kHz schwingt und ein 1001-kHz-Signal an die GDM-Spule gekoppelt ist, wobei die Frequenzen heterodyne (Mix) ein Signal auf 1 kHz erzeugen (1001 kHz - 1000 kHz = 1 kHz), das sein kann gehört, wenn Kopfhörer an die Buchse angeschlossen sind.

Dies ist eine viel empfindlichere und genauere Methode zur Frequenzmessung und kann verwendet werden, um Kristalle für Kristallfilter anzupassen.

Signalerzeugung

Um Ihr GDM als Oszillator mit variabler Frequenz zu verwenden, müssen Sie lediglich eine Spule über die ursprüngliche GDM-Spule wickeln und einen Pufferverstärker daran anschließen. Die Verwendung eines Pufferverstärkers wird empfohlen, da die Ausgabe direkt von der über die GDM-Spule gewickelten Spule diese belastet und zu einer Amplituden- und Frequenzinstabilität und möglicherweise sogar zum Abklingen der Schwingungen führt.

Erzeugung modulierter HF-Signale

Einige Netzzähler sind in der Lage, AM-modulierte Signale zu erzeugen. Sie modulieren diese entweder mit 60 Hz Wechselstrom vom Leistungstransformator, 120 Hz Wechselstrom nach der Gleichrichtung (die ersten beiden sind die üblichen Methoden bei GDM mit alten Röhren) oder verfügen über einen integrierten AF-Generator (häufiger in ausgefallenen Transistor-TDMs zu finden). Wenn die Modulation am Generator erfolgt, enthält das AM-Signal möglicherweise eine kleine FM-Komponente.