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17/12/2010 #1

Avatar de COSMOS2K

Atenuador de RF 50 Ohmios 60dB. P.I. 0,3dB a 1,0Ghz
Hola:

Dado que hay algunos miembros del foro que han construido un medidor de RF basado en el AD8307 y no tienen posibilidades de calibrarlo por carecer del instrumental necesario iré publicando a modo de "revista" algunos montajes que pueden ayudar a la calibración de este y otros muchos instrumentos de nuestro laboratorio, además de sacarnos de los apuros que solemos tener en nuestros trabajos.

Os invito a la construcción de un atenuador a todos los que sois aficionados a la AF y RF. Aunque pueda parecer un aparato poco útil no lo es para nada, ya que con este sencillo montaje podemos discernir un montón de señales de prueba y adaptarlas a los niveles que pretendamos, dando a los equipos de medida un alcance más.
El circuito base lo podéis encontrar en esta excelente página de EA4NH <http://www.ea4nh.com/articulos/decibelio/decibelio.htm>, que aunque yo no lo he montado de la misma manera, pues lo hice con las pretensiones particulares de mi caso, pues ya dispongo de atenuadores de precisión hasta más de 20Ghz. La decisión de la construcción fue más que nada por curiosidad y por supuesto un poco de necesidad pues a veces se necesita de varios atenuadores para verificar el funcionamiento de los circuitos que monto y reparo.
Como cite hay veces que no le ves la necesidad a ciertos instrumentos como es el caso del atenuador, pero cuando la gente que lo prueba se acostumbra a trabajar con ellos no hay manera de separarlos. Estos instrumentos a pesar de lo que algunos piensan solo sirven para atenuar, si para atenuar, solo para eso, y yo pregunto ¿Os parece poco? Pues en realidad no lo es, y menos cuando podemos atenuar con una buena precisión, sobre todo lo recomiendo para aquellos que no tienen instrumental para trabajar la RF, pues aun a pesar de tenerlo el atenuador es el mejor aliado para discernir la linealidad de ciertos aparatos a la hora de medir señales, también a la hora de descubrir la potencia de ciertas señales que sin instrumental seria difícil saber su potencia, y por supuesto un montón de aplicaciones más que por lógica no es el objeto del tema.
Para recordar un poco:
Con este instrumento podemos atenuar señales, pero también recordar que sabremos cuanto las atenuamos, esto último es lo más importante de todo.
Descripción:
En la pagina que he citado podéis encontrar tanto las formulas como las tablas de las resistencias a utilizar, así como un programa en BASIC para hacer los cálculos, también en la pagina nuestro amigo pone una tabla con aparejamientos de resistencias para conseguir el valor deseado, cosa que muchos agradeceréis para simplificar el trabajo.

En mi caso he utilizado resistencias SMD, pues el fin de este atenuador es para señales de poca potencia y además buscaba cierta precisión y disponía de estas resistencias de precisión y valores exóticos, solamente en el paso de entrada de 20dB he reforzado un poco la potencia de las mismas para que aguante un poco mas de potencia, y así que llegue con 20dB menos a los siguientes pasos, notareis en las fotos que en algunos casos (si se distinguen) las resistencias no se corresponden con las tablas, ello es a causa de que los valores que he puesto han sido calculados a raíz de las probaturas, en una palabra, he ido experimentando inyectando una señal conocida de distintas frecuencias con una precisión de 0,05dB y he ido probando las resistencias mas adecuadas, con el fin de tener una precisión de por lo menos 0,1dB y que llegue por lo menos a 1000Mhz (1,0Ghz) con pérdidas de inserción lo más bajas posible, en mi caso he llegado a 850Mhz con una pérdida de inserción de solo 0,3dB, que considero bastante buena, por supuestos a frecuencias hasta los 150Mhz la perdida de inserción ronda los 0,09dB y va aumentando con la frecuencia, teniendo nuevamente entre los 500 y 650Mhz valores muy bajos de alrededor de 0,09dB y finalmente a 1000Mhz tiene una pérdida de 0,3dB, lo que considero que está bastante bien para ser un equipo home-made.

El diseño que yo construí consta de 8 pasos, distribuidos de esta manera: 0, 1, 2, 3, 4, 10, 20 y 20dB, con lo que todos activados nos da una atenuación de 60dB que considere suficiente en mi caso. Partí por adquirir primero la caja, y a raíz de tomar numerosas medidas pase al diseño del PCB, que en todo momento he utilizado PCB de doble capa, taladrando la misma en puntos estratégicos y simétricamente con el fin de utilizar todo el apantallamiento posible que brinda este sistema, en los extremos donde van los conectores tipo BNC es una chapa de cobre de 1,0mm de espesor con el fin de dar rigidez al anclaje de los mismos.
Como puede observarse el PCB es muy simple, pudiéndose incluso hacer con un cúter y eliminar las partes del cobre que sean necesarias (yo así lo hice) y dejando por la parte de los conmutadores la suficiente claridad en los taladros para que las patillas de los mismos no toquen la masa. Si optáis por hacerlo de la misma manera mi recomendación es la siguiente:
Tomar las medidas del patillaje de los conmutadores y taladrar el 1º en una placa de prueba con la broca adecuada, después de comprobar que el conmutador entra sin forzar tomar esta plantilla como patrón para taladrar el resto sin desviarnos, calcularemos el espaciado entre conmutadores para que nos coja una chapita de cobre de apantallamiento con el fin de mejorar lo más posible este último, podemos ahora trazar 3 líneas paralelas que nos guiaran en el taladrado de todos los orificios de los conmutadores, no sin antes haber calculado el espaciamiento entre los mismos y haberlos marcado, tantos como conmutadores queramos implementar en el proyecto. Después de taladrar todos los conmutadores haremos un dibujo que nos guie en el tallado de las pistas. Yo utilice un cúter autoconstruido de HSS, después de marcarlo todo y asegurarme que llego a la fibra de vidrio con el mismo cúter y una pinzas empecé a "pelar" lo que sobraba del PCB, para finalizar suavice el cobre con un estropajo de estos que rascan dejando todo bastante liso. Después pre-estañe las pistas que llevarían soldadura para facilitar la misma.
Una vez terminada la 1ª parte empecé a tomar medidas de las paredes de apantallamiento y separación entre las partes activas (resistencias) dejando una pequeña ventana para que pase la señal entre las distintas etapas sin cambiar la impedancia primigenia del atenuador (50 ohm) y reducir la perdida de inserción al mínimo. La verdad que yo trabaje bastante en ello por no pensar en comprar un tubo de cobre preferiblemente cuadrado aunque sirve perfectamente redondo, hay varias opciones que se pueden utilizar y que dejo a vuestra elección, teniendo en cuenta que el apantallamiento es lo más IMPORTANTE de un atenuador y este que es nuestro más aun, si queréis fajaros en algo esto sería lo suyo, el apantallamiento.

Algunos atenuadores de los que tengo y en dos de los casos sobrepasan los 28Ghz para que os hagáis una idea son de una aleación de cobre 25% y plata el 75%, llegando a pesar uno de ellos (solo el cuerpo con sus 2 conectores) 458Gramos y no es muy grande, solo que estos conmutadores no son en serie, es un cilindro del mismo material que gira con 7 posiciones desde los 10 hasta los 60dB en pasos de 10dB. El tambor que gira es parecido al de un revolver, con los 7 orificios donde se han alojado unas placas cerámicas con un dibujo de plata (es un PCB de cerámica con pistas de plata) en el que se han incluido las resistencias que componen el atenuador, en algunas se ve como el calor de un LASER ha cauterizado y vaporizado parte de alguna resistencia con el fin de ajustarlas al valor adecuado, el orificio de 0,0dB lleva un cilindro cerámico con un conductor central de plata a modo de coaxial, el cilindro a medida que gira hace contacto directo con la conexión central de un conector SMA de optima calidad con el fin de evitar pérdidas.

Si alguien se le ocurre una idea para la construcción del atenuador que sea fácil de implementar que lo postee, será bienvenido para los que quieran emprender este imprescindible montaje de TEST para nuestro laboratorio.

Existe otra posibilidad de construcción que se me antoja más refinada y profesional. Está basada en un PIC, esto sería construir sobre un PCB 8 atenuadores controlados cada uno por un relé miniatura y debidamente apantallado con pasos de 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, y 64 dB respectivamente y mediante un encoder o teclado seleccionar la atenuación que se presentaría en un display LCD o LED de 7segmentos, teniendo en este caso 127dB de rango, lo cual no estaría nada mal, solo que yo no sé hacer programas para PIC, pero la idea la tengo en mente y no dejo de pensar en ella, a ver si algún miembro del foro aporta algo al respecto y empezamos un bonito proyecto.

Algunas fotos que he tomado meses después de haber montado el atenuador















Espero os haya gustado y le encontreis utilidad.

Saludos

COSMOS
18/12/2010 #2
Moderador

Avatar de tiago

Imprescindible post cosmos.

Excelente prototipo. ...Gracias.
18/12/2010 #3
Moderador

Avatar de crimson

Excelente cosmos2010, felicitaciones, ¿Cómo hiciste el frente? Se ve muy profesional. Saludos C
18/12/2010 #4

Avatar de COSMOS2K

Hola:

Gracias amigos. Los frentes desde hace años los diseño con el FrontDesigner, los imprimo en papel fotografico tipo pegatina y depues los cubro con papel de celofan de forrar libros para protejer el papel fotografico y darle el acabado brillante que veis.

Saludos

COSMOS
18/12/2010 #5

Avatar de Black Tiger1954

COSMOS, muy buen trabajo y presentación.
Si te interesa tengo un circuito bastante simple que había diseñado para activar 8 relés (no era para un atenuador pero en este caso da exactamente lo mismo).

PD: estoy casi seguro que nos conocemos de otro foro
18/12/2010 #6

Avatar de COSMOS2K

Reles binarios
Hola:

Pues seguro que nos conocemos de otro foro, solo que no recuerdo de cual, soy miembro de por lo menos 8 foros asi que tu me diras de cual.

En lo referente a la seleccion de la atenuacion por reles si te has fijado en el comentario lo habia proyectado para manejarlo en binario, y poniendo el valor del peso de cada bit lo que tiene que atenuar cada uno de ellos, de esta manera es facil implementarlo a un sistema con microprocesador de por lo menos 8 bit. Lo bueno e imprescindible seria añadirle un visualizador para saber el valor de la atenuacion, yo habia pensado en un PIC, pero en este caso por no saber hacer programas para ellos me tengo que quedar a la espera de algun aporte de personas que entiendan de este tema como es tu caso.

Espero que me ilustres de como es tu sistema.

Saludos

COSMOS
18/12/2010 #7

Avatar de Black Tiger1954

Si no me equivoco, nos conocemos de CA
Adjunto un pequeño circuito, elemental, que da una indicación visual también en forma binaria pero se podría mejorar con un decodicador para llevarlo a un display numérico.
Un botón hace que el contador suba o baje, otro hace los pulsos de conteo, otro resetea y otro carga un valor prefijado. El proyecto original mío era un variac electrónico con pasos de 1 volt.
Si te parece viable, lo podemos mejorar, no obstante seguro que debe haber en el foro algún que otro conocedor de microcontroladores interesado y que pueda hacer algo menos rudimentario.
Imágenes Adjuntas
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18/12/2010 #8

Avatar de anthony123

Muchisimas gracias por el excelente post! Para los que no puedan consegir resistencias SMD (incluyendome) parafrasearé la idea de LW1ECP: es posible eliminar en gran medida la componente inductiva del resistor de 1/4W cortando sus terminales y limando el esmalte hasta conseguir los "puntos" metalicos que sostienen el material resistivo.

Yo lo he intentado y la resistencia facilmente toma el estaño. Mucho cuidado porque la resistencia se calentará a un nivel insostenible, preferiblemente usen una tercera mano o una pinza

Saludos
19/12/2010 #9
Moderador

Avatar de crimson

Hola Anthony, hoy te encontré por aquí. Te mando los datos del MRF201, de los otros no encontré absolutamente nada, son un misterio. Saludos C
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18/03/2011 #10

Avatar de jarod10

Atenuador de RF 50 Ohmios 60dB. P.I. 0,3dB a 1,0Ghz
Ayer andaba buscando un atenuador de 40dB o como calcular uno para un watimetro digital basado en el AD8307 que estoy construyendo, claro que el programa del PIC lo hice yo a mi gusto. Y me dí cuenta de lo importante que es un atenuador y basandome en la idea de COSMOS2K de implementar un atenuador más refinado y profesional, basado en un PIC, controlados cada uno por un relé miniatura y debidamente apantallado con pasos de 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, y 64 dB respectivamente, que varíe de 0dB a 127dB y que la información fuese mostrada en un LCD me decidí hacer el circuito de control y el programa para el PIC el cual hoy posteo y describo su funcionamiento.

Control atenuador de RF 50 Ohmios 127dB

Control atenuador atr_01.JPG

Descripción:

El circuito esta diseñado en base a un PIC 16F873A, un LCD 2x16 lineas con controlador
Hitachi 44780 y 3 puladores.

Vista_01.JPG

Al encender el circuito por primera vez se muestra la atenuación por defecto que en este caso es 64dB. Con los dos primeros pulsadores marcados Subir y Bajar, se puede incrementar o decrementar el nivel de atenuación de 0dB hasta 127dB en incrementos de 1dB. (128 combinaciones posibles).

Vista_02.JPG

Al presionar cualquiera de estos dos puladores, el cursor se posicionará en el valor de la atenuación, una vez seleccionada se presiona el pulsador número 3, marcado como Enter, y el valor seleccionado se guardará en la memoria eeprom del PIC, lo que significa que al quitar la alimentación del circuito no se perderá el dato almacenado.

Vista_03.JPG

En el diagrama se muestran 7 leds (D1... D7), estos leds y sus resistencias (R5... R11) deben ser reemplazados por el cuircuito para activar los relays de la selección de atenuación (R12, D8, Q1 RL1) uno por cada salida del PIC (7 en total).

relays.JPG

En esta carpeta se incluyen dos programas para el PIC.

Control atenuador de RF 50 Ohmios 127dB.rar

ATR1A.hex
Este cambia el estado de los relays de salida cada vez que se guarda el valor seleccionado con Enter.

ATR1B.hex
Este cambia el estado de los relays de salida cada vez que se precionan los pulsadores de incrementar o decrementar el valor de atenuación, y se guarda este valor con Enter.

Atenuador de 0dB a 127dB.DSN
Este archivo es para la simulacion en PROTEUS (ISIS Professional 7.7 SP2).

atenuador atr_01.JPG
Diagrama del circuito.

relays.JPG
Diagrama del circuirto de los relays.

Espero haber sido de ayuda.

Att: Jarod10 para www.forosdeelectronica.com
18/03/2011 #11

Avatar de COSMOS2K

Hola:

No he visitado el foro mucho ultimamente, ya que he estado enfermo e ingresado en el hospital.
Esto es una muy buena noticia despues de estar enfermo, ya que me anima a diseñar el PCB de lo que has publicado, ademas de retomar el tema del generador de RF que quiero publicar en el foro y como veo que hay colaboracion pues mas animado aun que estoy.
En el tutorial habeis visto que he empleado resistencias SMD, solo fue porque tenia los valores casi exactos para ello, mientras que en formato normal no disponia de ellas. Tambien decir que mi generador de RF Marconi el atenuador a pesar de ser uno de los mejores en equipos de este tipo no utiliza resistencias SMD, son resistencias de carbon aglomerado de 1/8 de W, eso si debidamente apantalladas y dispuestas de maneras muy rebuscadas. De hecho el atenuador basado en PIC que has diseñado lo montare con resistencias normales para que sea mas facil para todos.

Gracias por tu ayuda has logrado que retome el tema y con fuerza, aunque aun estoy un poco convaleciente.

Saludos

COSMOS
18/03/2011 #12

Avatar de homebrew

Hola COSMOS2K muy buen atenuador de rf felicitaciones que te mejores y como decimos por aca "bamo arriba que hay mucho que hacer"

Aca dejo una imagen de mi prototipo aun en vias de armado
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg dsrv 058.jpg (25,5 KB (Kilobytes), 44 visitas)
19/03/2011 #13

Avatar de COSMOS2K

Hola:

He estado calculando los valores para los distintos pasos del atenuador basado en PIC que jarod10 ha tenido la amabilidad de publicar, los valores son estos.

Valores para atenuador en Pi de 0 a 127dB y 50 oHm

64 dB R1/R3=50 Ohm R2=39,6 KOhm

32 dB R1/R3=52 Ohm R2=994,6 Ohm

16 dB R1/R3=68,8 Ohm R2=153,7 Ohm

8 dB R1/R3=116,1 Ohm R2=52,8 Ohm

4 dB R1/R3=220,9 Ohm R2=23,8 Ohm

2 dB R1/R3=436,2 Ohm R2=11,6 Ohm

1 dB R1/R3=869,5 Ohm R2=5,7 Ohm

Como vemos con solo estos 8 valores conseguimos cualquiera entre los 0 y los 127dB, por eso cuando se diseña un atenuador hay que hacerlo con el menor numero posible de pasos para no tener tantas perdidas de insercion, si es cierto que en valores muy altos de atenuacion (el ejemplo de los 64dB) hay que hilar fino y apantallar bien los distintos pasos, a ser posible con chapa de cobre que es en estos casos el mejor metal para ello por sus caracteristicas.

Gracias Homebrew por compartir tus experiencias y por los animos que siempre bienen bien, he estado viendo tu pagina, me ha gustado por no pretender ser ostentosa y explicar bien las distintas materias a que haces referencia.

Saludos

COSMOS
19/03/2011 #14

Avatar de homebrew

Muy bien Amigo Cosmos gracias por tus comentarios, por si acaso subo un programa llamado RF sim99 es muy bueno para diseño de redes atenuadores y mucho mucho mas referente a rf, seguro ya lo conoces pero prefiero subirlo igual por las dudas.
Dejo unas imagenes del programa y por ultimo unas imagenes del atenuador de rf HP355 mirar el detalle de los resistores .
Imágenes Adjuntas
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Tipo de Archivo: jpg 355interno.jpg (54,2 KB (Kilobytes), 103 visitas)
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: zip rf-sim-99.zip (1,99 MB (Megabytes), 71 visitas)
19/03/2011 #15

Avatar de COSMOS2K

Hola:

El programa no lo conocia, por lo que agradezco muchisimo que lo hayas colgado, es muy facil de utilizar y ademas no es tan extenso como otros que hacen practicamente lo mismo, como dice el refran "Lo bueno si breve dos veces bueno".
En cuanto al atenuador es un buen partido para un monton de cosas, desde calibrar receptores hasta extraer potencias de osciladores y poder calibrarlos, y un monton de cosas mas, yo tengo 4 atenuadores, uno de ellos esta hecho en un bloque de plata maciza, llega hasta bastantes decenas de Ghz y las conexiones son SMA, es de marca (no recuerdo cual) ya pondre fotos, va desde 0 hasta 60dB. Otro es tambien similar aunque un poco mas voluminoso va desde 0 hasta 10dB y tambien varias decenas de Ghz. Hay un tercero marca NEC que va desde 0 hasta 10 dB y esta alojado en una caja hecha completamente de plata y es totalmente desmontable, este llega hasta 1gHz. El ultimo es el que he posteado en el foro y ya conoceis. De ellos pondre fotos para que os hagais una idea.

Saludos

COSMOS
19/03/2011 #16

Avatar de jarod10

Hola a todos.

COSMOS2k que te mejores pronto. Homebrew gracias por el aporte yo tampoco conocía este programa.

En cuanto a las resistencias las mejores para trabajos de RF son las de carbon aglomerado, pero lo dificil es conseguirlas, pero tienes razón COSMOS2k lo mejor es montarlo con resistencias normales así será más facil para todos armar el circuito.

Saludos,

Jarod10.
21/03/2011 #17

Avatar de COSMOS2K

Gracias Jarod10:

Me he entretenido esta tarde en diseñar el circuito impreso del microcontrolador, la placa de reles de momento la dejare en espera ya que cada uno encontrara distintos reles con patillajes distintos y seria un engorro desorientando mas que si se deja a eleccion propia.

Tambien me gustaria saber si puedo utlizar un LCD de 16x1 ya que dispongo de muchas de estas pantallas, teniendo que comprar la de 16x2, seria bueno poder utilizar la de solo 1 linea de caracteres.

Circuito impreso:







Si encontrais algun error estaria agradecido me lo comunicarais para corregirlo.
Tambien os dejo los originales hechos con Sprint_Layout 5.0.

Saludos

COSMOS
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Tipo de Archivo: rar Atenuador con PIC.rar (44,5 KB (Kilobytes), 90 visitas)
21/03/2011 #18
Moderador

Avatar de tiago

Que buen trabajo os va a quedar.

saludos.
21/03/2011 #19

Avatar de COSMOS2K

Hola:

Gracias Tiago, espero que te sirva a ti tambien, aunque se que estas bien arreglado con los intrumentos que ya tienes.
Aunque yo tambien tengo atenuadores de sobra para mis quehaceres he intentado en esta hilo darle la importancia que realmente tienen los atenuadores, y de paso despertar la curiosidad y la necesidad ya que un atenuador no es dificil de construir pero es una herramienta indispensable.
Este con PIC que ha programado Jarod10 sera el atenuador de un generador de RF que publicare en el foro, pero con mas tiempo ya que es necesario hilar fino para el buen funcionamiento del mismo.

Saludos

COSMOS
21/03/2011 #20

Avatar de gabriel77sur

Hola saludos a todos!!
Muy buen trabajo COSMOS felicitaciones a ti y a al amigo jarod10 por programar el pic.
Voy a buscar un poquito de tiempo para poder armarlo.

Saludos y gracias por tan buen aporte!!
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