30W Digital RF Power Meter AD8307 + Atmega8

Eksperimen dengan RF (Radio Frequency) tidak lepas dari instrument pengukur daya. Baik untuk sekedar mengukur daya pancar, kuat penerimaan (RSSI) atau bahkan pengaturan daya osilator lokal untuk diumpankan ke mixer.

Uraian berikut saya share eksperiment dalam membuat sendiri alat ukur daya RF yang saya kumpulkan informasi dan rangkaiannya dari berbagai sumber di internet. Rangkaian yang digunakan adalah umum dipakai untuk mengukur daya RF berintikan sebuah IC AD8307,  yang saya kombinasikan dengan  IC microcontroller Atmega8.  Rangkaian pengukur ini di desain untuk dapat mengukur daya RF hingga 30 watt.

Sekilas Tentang AD8307
IC AD8307 adalah sebuah logarithmic amplifier yang mampu bekerja dengan baik hingga pada frekwensi 500MHz.
Perhatikan gambar berikut.

AD8307 basic

Masukan daya RF -75dBm hingga +16dBm memberikan keluaran slope (25mV/dB) yang linier dari kira-kira 0.5Vdc hingga 2.5vdc. Pada penerapan kali ini saya batasi hanya di -70dBm s/d +10dBm (0.1nW s/d 10mW).

Aplikasi AD8307
Karena input ADC pada microkontroller menggunakan internal reference sebesar 2.56V pada skala maksimum maka diperlukan attenuator berupa resistor ladder terhadap masukan daya rf sebelum diumpankan kedalam ADC, bila kita ingin membaca daya RF yang lebih besar dari 10mW.  Perhatikan gambar berikut:

30W scale conversion

Sebuah rangkaian ladder dari beberapa resistor membentuk pembagi tegangan dari aktual tegangan pada dummy load (50 Ohm = 30buah 1K5 Ohm di parallel). Dengan mengasumsikan bahwa daya 30Watt akan memberikan keluaran 2.5V pada keluaran IC AD8307 maka diperlukan kombinasi nilai resistor seperti diatas (lihat juga tabel perhitungan berikut)

equation

Dengan menggunakan formula diatas berhasil di buat table map untuk membantu perhitungan ADC di dalam mikrokontroler (lihat map pada source code).  Untuk rangkaian LCD bisa menggunakan rangkaian standard (bisa mengikuti pin config pada source code atau di sesuaikan, hanya pada program masukan ADC digunakan pin ADC 5.

AD8307 + Dummy Load (30x1K5)

RF Power Meter

RF Power Meter

RF Power Meter PCB

Dummy Load at PCB

Source Code

‘*******************************************************************************
‘ ATMega8
‘ 16×2 LCD
‘*******************************************************************************
$regfile = “m8def.dat”
$crystal = 8000000

$swstack = 64
$hwstack = 48
$framesize = 64

‘*******************************************************************************
‘ config pin
‘*******************************************************************************

Config Lcdmode = Port
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portd.4 , Db5 = Portd.5 , Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.7 , E = Portb.7 , Rs = Portb.6
Config Lcd = 16 * 2

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Internal

‘*******************************************************************************
‘ constant
‘*******************************************************************************

‘*******************************************************************************
‘ Variable
‘*******************************************************************************

Dim Vadc As Word
Dim Dbm As Single
Dim Watt As Single
Dim Sdbm As String * 6
Dim Swatt As String * 6
Dim B As Byte
Dim I As Integer
Dim W As Word

‘*******************************************************************************
‘ main program
‘*******************************************************************************
Initialization:

Init:
   Cls : Cursor Off
   Locate 1 , 1 : Lcd ” RF Power Meter “
   Locate 2 , 1 : Lcd ” jalapindai.com “

   Waitms 1000

   Cls
   Locate 1 , 1 : Lcd “dBm :        dBm”
   Locate 2 , 1 : Lcd “Watt:         mW”

   Enable Adc
   Start Adc

   Do
      Vadc = Getadc(5)
      If Vadc < 200 Then
         Locate 1 , 6 : Lcd “<-35.23”
         Locate 2 , 6 : Lcd “<0.00030”
      End If

      If Vadc > 1000 Then
         Locate 1 , 6 : Lcd “>44.77”
         Locate 2 , 6 : Lcd “<30000”
      End If

      If Vadc >= 200 And Vadc <= 1000 Then
         Vadc = Vadc – 200
         Dbm = Lookup(vadc , Logdata)
         Sdbm = Str(dbm)
         Locate 1 , 6 : Lcd Mid(sdbm , 1 , 7)
         Dbm = Dbm / 10
         Watt = 10 ^ Dbm
         Swatt = Str(watt)
         Locate 2 , 6 : Lcd Mid(swatt , 1 , 7)
      End If

      Waitms 500
   Loop

End

Logdata:
data -35.23!,-35.13!,-35.03!,-34.93!,-34.83!,-34.73!,-34.63!,-34.53!,-34.43!,-34.33!,
data -34.23!,-34.13!,-34.03!,-33.93!,-33.83!,-33.73!,-33.63!,-33.53!,-33.43!,-33.33!,
data -33.23!,-33.13!,-33.03!,-32.93!,-32.83!,-32.73!,-32.63!,-32.53!,-32.43!,-32.33!,
data -32.23!,-32.13!,-32.03!,-31.93!,-31.83!,-31.73!,-31.63!,-31.53!,-31.43!,-31.33!,
data -31.23!,-31.13!,-31.03!,-30.93!,-30.83!,-30.73!,-30.63!,-30.53!,-30.43!,-30.33!,
data -30.23!,-30.13!,-30.03!,-29.93!,-29.83!,-29.73!,-29.63!,-29.53!,-29.43!,-29.33!,
data -29.23!,-29.13!,-29.03!,-28.93!,-28.83!,-28.73!,-28.63!,-28.53!,-28.43!,-28.33!,
data -28.23!,-28.13!,-28.03!,-27.93!,-27.83!,-27.73!,-27.63!,-27.53!,-27.43!,-27.33!,
data -27.23!,-27.13!,-27.03!,-26.93!,-26.83!,-26.73!,-26.63!,-26.53!,-26.43!,-26.33!,
data -26.23!,-26.13!,-26.03!,-25.93!,-25.83!,-25.73!,-25.63!,-25.53!,-25.43!,-25.33!,
data -25.23!,-25.13!,-25.03!,-24.93!,-24.83!,-24.73!,-24.63!,-24.53!,-24.43!,-24.33!,
data -24.23!,-24.13!,-24.03!,-23.93!,-23.83!,-23.73!,-23.63!,-23.53!,-23.43!,-23.33!,
data -23.23!,-23.13!,-23.03!,-22.93!,-22.83!,-22.73!,-22.63!,-22.53!,-22.43!,-22.33!,
data -22.23!,-22.13!,-22.03!,-21.93!,-21.83!,-21.73!,-21.63!,-21.53!,-21.43!,-21.33!,
data -21.23!,-21.13!,-21.03!,-20.93!,-20.83!,-20.73!,-20.63!,-20.53!,-20.43!,-20.33!,
data -20.23!,-20.13!,-20.03!,-19.93!,-19.83!,-19.73!,-19.63!,-19.53!,-19.43!,-19.33!,
data -19.23!,-19.13!,-19.03!,-18.93!,-18.83!,-18.73!,-18.63!,-18.53!,-18.43!,-18.33!,
data -18.23!,-18.13!,-18.03!,-17.93!,-17.83!,-17.73!,-17.63!,-17.53!,-17.43!,-17.33!,
data -17.23!,-17.13!,-17.03!,-16.93!,-16.83!,-16.73!,-16.63!,-16.53!,-16.43!,-16.33!,
data -16.23!,-16.13!,-16.03!,-15.93!,-15.83!,-15.73!,-15.63!,-15.53!,-15.43!,-15.33!,
data -15.23!,-15.13!,-15.03!,-14.93!,-14.83!,-14.73!,-14.63!,-14.53!,-14.43!,-14.33!,
data -14.23!,-14.13!,-14.03!,-13.93!,-13.83!,-13.73!,-13.63!,-13.53!,-13.43!,-13.33!,
data -13.23!,-13.13!,-13.03!,-12.93!,-12.83!,-12.73!,-12.63!,-12.53!,-12.43!,-12.33!,
data -12.23!,-12.13!,-12.03!,-11.93!,-11.83!,-11.73!,-11.63!,-11.53!,-11.43!,-11.33!,
data -11.23!,-11.13!,-11.03!,-10.93!,-10.83!,-10.73!,-10.63!,-10.53!,-10.43!,-10.33!,
data -10.23!,-10.13!,-10.03!,-9.93!,-9.83!,-9.73!,-9.63!,-9.53!,-9.43!,-9.33!,-9.23!,
data -9.13!,-9.03!,-8.93!,-8.83!,-8.73!,-8.63!,-8.53!,-8.43!,-8.33!,-8.23!,
data -8.13!,-8.03!,-7.93!,-7.83!,-7.73!,-7.63!,-7.53!,-7.43!,-7.33!,-7.23!,
data -7.13!,-7.03!,-6.93!,-6.83!,-6.73!,-6.63!,-6.53!,-6.43!,-6.33!,-6.23!,
data -6.13!,-6.03!,-5.93!,-5.83!,-5.73!,-5.63!,-5.53!,-5.43!,-5.33!,-5.23!,
data -5.13!,-5.03!,-4.93!,-4.83!,-4.73!,-4.63!,-4.53!,-4.43!,-4.33!,-4.23!,
data -4.13!,-4.03!,-3.93!,-3.83!,-3.73!,-3.63!,-3.53!,-3.43!,-3.33!,-3.23!,
data -3.13!,-3.03!,-2.93!,-2.83!,-2.73!,-2.63!,-2.53!,-2.43!,-2.33!,-2.23!,
data -2.13!,-2.03!,-1.93!,-1.83!,-1.73!,-1.63!,-1.53!,-1.43!,-1.33!,-1.23!,
data -1.13!,-1.03!,-0.93!,-0.83!,-0.73!,-0.63!,-0.53!,-0.43!,-0.33!,-0.23!,
data -0.13!,-0.03!,0.07!,0.17!,0.27!,0.37!,0.47!,0.57!,0.67!,0.77!,
data 0.87!,0.97!,1.07!,1.17!,1.27!,1.37!,1.47!,1.57!,1.67!,1.77!,
data 1.87!,1.97!,2.07!,2.17!,2.27!,2.37!,2.47!,2.57!,2.67!,2.77!,
data 2.87!,2.97!,3.07!,3.17!,3.27!,3.37!,3.47!,3.57!,3.67!,3.77!,
data 3.87!,3.97!,4.07!,4.17!,4.27!,4.37!,4.47!,4.57!,4.67!,4.77!,
data 4.87!,4.97!,5.07!,5.17!,5.27!,5.37!,5.47!,5.57!,5.67!,5.77!,
data 5.87!,5.97!,6.07!,6.17!,6.27!,6.37!,6.47!,6.57!,6.67!,6.77!,
data 6.87!,6.97!,7.07!,7.17!,7.27!,7.37!,7.47!,7.57!,7.67!,7.77!,
data 7.87!,7.97!,8.07!,8.17!,8.27!,8.37!,8.47!,8.57!,8.67!,8.77!,
data 8.87!,8.97!,9.07!,9.17!,9.27!,9.37!,9.47!,9.57!,9.67!,9.77!,
data 9.87!,9.97!,10.07!,10.17!,10.27!,10.37!,10.47!,10.57!,10.67!,10.77!,
data 10.87!,10.97!,11.07!,11.17!,11.27!,11.37!,11.47!,11.57!,11.67!,11.77!,
data 11.87!,11.97!,12.07!,12.17!,12.27!,12.37!,12.47!,12.57!,12.67!,12.77!,
data 12.87!,12.97!,13.07!,13.17!,13.27!,13.37!,13.47!,13.57!,13.67!,13.77!,
data 13.87!,13.97!,14.07!,14.17!,14.27!,14.37!,14.47!,14.57!,14.67!,14.77!,
data 14.87!,14.97!,15.07!,15.17!,15.27!,15.37!,15.47!,15.57!,15.67!,15.77!,
data 15.87!,15.97!,16.07!,16.17!,16.27!,16.37!,16.47!,16.57!,16.67!,16.77!,
data 16.87!,16.97!,17.07!,17.17!,17.27!,17.37!,17.47!,17.57!,17.67!,17.77!,
data 17.87!,17.97!,18.07!,18.17!,18.27!,18.37!,18.47!,18.57!,18.67!,18.77!,
data 18.87!,18.97!,19.07!,19.17!,19.27!,19.37!,19.47!,19.57!,19.67!,19.77!,
data 19.87!,19.97!,20.07!,20.17!,20.27!,20.37!,20.47!,20.57!,20.67!,20.77!,
data 20.87!,20.97!,21.07!,21.17!,21.27!,21.37!,21.47!,21.57!,21.67!,21.77!,
data 21.87!,21.97!,22.07!,22.17!,22.27!,22.37!,22.47!,22.57!,22.67!,22.77!,
data 22.87!,22.97!,23.07!,23.17!,23.27!,23.37!,23.47!,23.57!,23.67!,23.77!,
data 23.87!,23.97!,24.07!,24.17!,24.27!,24.37!,24.47!,24.57!,24.67!,24.77!,
data 24.87!,24.97!,25.07!,25.17!,25.27!,25.37!,25.47!,25.57!,25.67!,25.77!,
data 25.87!,25.97!,26.07!,26.17!,26.27!,26.37!,26.47!,26.57!,26.67!,26.77!,
data 26.87!,26.97!,27.07!,27.17!,27.27!,27.37!,27.47!,27.57!,27.67!,27.77!,
data 27.87!,27.97!,28.07!,28.17!,28.27!,28.37!,28.47!,28.57!,28.67!,28.77!,
data 28.87!,28.97!,29.07!,29.17!,29.27!,29.37!,29.47!,29.57!,29.67!,29.77!,
data 29.87!,29.97!,30.07!,30.17!,30.27!,30.37!,30.47!,30.57!,30.67!,30.77!,
data 30.87!,30.97!,31.07!,31.17!,31.27!,31.37!,31.47!,31.57!,31.67!,31.77!,
data 31.87!,31.97!,32.07!,32.17!,32.27!,32.37!,32.47!,32.57!,32.67!,32.77!,
data 32.87!,32.97!,33.07!,33.17!,33.27!,33.37!,33.47!,33.57!,33.67!,33.77!,
data 33.87!,33.97!,34.07!,34.17!,34.27!,34.37!,34.47!,34.57!,34.67!,34.77!,
data 34.87!,34.97!,35.07!,35.17!,35.27!,35.37!,35.47!,35.57!,35.67!,35.77!,
data 35.87!,35.97!,36.07!,36.17!,36.27!,36.37!,36.47!,36.57!,36.67!,36.77!,
data 36.87!,36.97!,37.07!,37.17!,37.27!,37.37!,37.47!,37.57!,37.67!,37.77!,
data 37.87!,37.97!,38.07!,38.17!,38.27!,38.37!,38.47!,38.57!,38.67!,38.77!,
data 38.87!,38.97!,39.07!,39.17!,39.27!,39.37!,39.47!,39.57!,39.67!,39.77!,
data 39.87!,39.97!,40.07!,40.17!,40.27!,40.37!,40.47!,40.57!,40.67!,40.77!,
data 40.87!,40.97!,41.07!,41.17!,41.27!,41.37!,41.47!,41.57!,41.67!,41.77!,
data 41.87!,41.97!,42.07!,42.17!,42.27!,42.37!,42.47!,42.57!,42.67!,42.77!,
data 42.87!,42.97!,43.07!,43.17!,43.27!,43.37!,43.47!,43.57!,43.67!,43.77!,
data 43.87!,43.97!,44.07!,44.17!,44.27!,44.37!,44.47!,44.57!,44.67!,44.77!

referensi:  http://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=55369
http://hem.passagen.se/communication/watt2.html

semoga bermanfaat
Dian Kurniawan

Advertisements

Instrument

Elektronika yang didefinisikan sebagai sebuah cabang ilmu yang didalamnya di perlakukan pengendalian atas pergerakan elektron (sebuah bagian dari atom yang membawa muatan negatif) pada berbagai media. Hal menarik dari elektronika yang sesuai dengan namanya adalah fakta kita tidak pernah melihat elektron tersebut dengan mata secara langsung. Akan tetapi elektronika bukanlah ilmu sihir yang tidak bisa dijelaskan sience. Kita bisa mendeteksinya dengan instrument.

Masih teringat di masa kecil ketika saya tercengang melihat hadirnya televisi ataupun video player dan berhari-hari membayangkan bagaimana mungkin benda-benda tadi bisa bekerja sedemikian rupa. Akibat rasa penasaran saya kala itu, pesawat televisi (merk sharp kalau saya tidak salah) yang masih berupa seperti buffet kayu, saya buka penutup belakangnya lalu saya nyalakan, dengan harapan membuktikan apa ada liliput di dalamnya yang bekerja (maklum saya baru berumur 5-6 tahun). Beruntung saya tidak memegang flyback nya, mungkin saya hanya menyentuh bagian 220v untuk pertama kali dalam hidup saya… lumayan kaget dan sakit, tapi tidak kapok. Itulah instrumen pertama saya…. kulit saya yang kena setruum.

Memiliki perangkat instrument (alat ukur) adalah mutlak dalam elektronika, di samping instrument ciptaan Allah, seperti kulit yang meraba apakah heat sink panas, atau hidung yang mengendus bila ada komponen yang terbakar. Membiasakan menggunakan alat ukur dan sedapat mungkin mengkaitkan dengan perhitungan banyak sekali meningkatkan faktor keberhasilan alat yang kita rakit, juga banyak menghemat biaya.

1. Avometer,
Amphere-Volt-Ohm meter, yang kebetulan juga nama sebuah brand, sesungguhnya adalah sebuah instrument yang mampu mengukur besarnya arus (amphere), tegangan (voltage) dan tahanan (ohm). Alat ini sering juga di sebut Multimeter. Penjelasan lebih lanjut bisa di dapat di link berikut Multimeter

Saat ini saya memiliki 2 jenis multimeter yang satu analog merek “SUNWA” bukan “SANWA”, serta multimeter digital merk YU-FUNG (isi didalamnya adalah ICL7106/07 multimeter chip generik).

kalau ada yg berminat bersusah-susah dan bermahal-mahal untuk merakit, silahkan lihat link berikut:
ICL7107 digital voltmeter

2. Frequency Counter,
Frequency counter adalah instrument yang mampu mengukur besarnya frekwensi perdetik dari sinyal yang di ukur. Alat ini wajib dimiliki bagi kita yang ingin berkreasi di dunia RF. Dengan instrument ini kita bisa memeriksa kondisi kristal, oscillator, dan lainnya. Saya memiliki sebuah frekwensi counter made in china murah meriah dengan kemampuan ukur hingga 2.5 GHz.

Bila ingin merakit sendiri, banyak rangkaian frekwensi counter yang bisa di unduh dari internet dengan hasil yang cukup bagus, antara lain bisa dilihat pada link berikut:
*. 40 MHz Freq Counter ATMega8
*. 30 MHz Freq Counter ATTiny2313
*. 2.5 GHz Freq Counter PIC16F870 + LMX2322

walaupun project-project diatas masih ada yang rendah cakupan counternya, akan tetapi sangat mudah menambahkan prescaller untuk range frekwensi yang lebih tinggi

3. Oscilloscope,
Dengan menggunakan oscilloscope kita bisa melihat detil bentuk gelombang bukan hanya level tegangan seperti pada voltmeter khusus nya sinyal AC. Bentuk gelombang bisa memberikan banyak informasi kondisi perangkat yang kita ukur.

lama sekali saya bergelut di dunia elektronika hingga akhirnya bisa memiliki oscillocope sendiri, saya perlu menunggu 20 tahun.

Akan tetapi saat ini sudah banyak oscilloscope yang murah dan banyak yang bisa di rakit sendiri, tentu dengan batasan yang di sesuaikan dengan kebutuhan kita. Saya sempat beli IC ADC AD876 (10 bit 20MSPS) tapi belum sempat di oprek, beberapa teknik interpolasi dan teknik sampling masih menunggu… some day kalau ada waktu Insya Allah.

*. Arm DSO (Digital Storage Oscilloscope)

*. Sparkfun DIY DSO Kit

Saya sempat order DSO Kit ini tapi bukan lewat sparkfun tapi langsung ke jaytech.com

*. 40MSPS DIY Oscilloscope using ADS830

4. LC Meter,
LC meter adalah alat ukur yang mampu mengukur induktansi (L) dan kapasitansi (C). Ada beberapa multimeter telah di lengkapi pula dengan fungsi pengukuran L dan C. Saya tidak memiliki instrument buatan pabrik untuk LC meter, melainkan merakit sendiri karena menurut saya tidak terlalu sulit dan masih cukup murah untuk di rakit sendiri. Dengan LC meter ini saya dapat dengan mudah menggulung lilitan untuk mendapatkan induktansi yang tepat. Mungkin pada postingan yang lain akan saya share.

berikut adalah link project-project LC meter:
*. Very Accurate LC Meter based on PIC16F84A
*. AVR LC Meter

dan masih banyak yang lain.

5. Spectrum Analyzer,
Instrument ini memiliki tampilan fisik mirip dengan oscilloscope. Dengan spectrum analyzer kita bisa melihat amplitudo sinyal dalam suatu range frekwensi (spectral). Dengan bantuan alat ini mudah sekali melihat frekwensi harmonik yang dihasilkan suatu pemancar/osilator.

Saya pernah mencicipi menggunakan instrument ini waktu di bangku kuliah, beruntung saya bisa punya akses ke laboratorium jurusan telekomunikasi. Waktu itu saya gunakan untuk membangun rangkaian transceiver yang di gunakan untuk telemetry (remote sensing).

beberapa link membuat spectrum analyzer sendiri:
*. 1000 MHz Spectrum Analyzer
*. GBPPR 0 – 1000 MHz Spectrum Analyzer

6. SWR,
7. RF Power Meter,
8. Antenna Analyzer,

untuk tiga instrument terakhir akan coba saya share di post yang lain.

semoga bermanfaat
Dian Kurniawan