poslední úprava těchto stránek
30.červen 2023



Vysokofrekvenční zátěže



Bird Technologies rf zátěže
Úvod

Na jaře roku 2009 jsme potřebovali k měření vf zátěž 50Ω pro výkon 60 Watt a frekvence 2200 MHz s nízkým koeficientem odrazu. Při hledání, kde takovou zátěž získat, se ukázalo, že buďto lze koupit amatérské vf zátěže s mizernými parametry, anebo profesionální zátěže, ovšem za vysokou cenu. Podmínkou kvalitní vf zátěže je v prvé řadě bezindukční odpor s vysokým ztrátovým výkonem a nízkým teplotním koeficientem. Nízká indukčnost v řádech jednotek nH je naprosto nezbytná, pokud má zátěž pracovat v pásmech GHz. Odpor 50Ω musí být s přesností 0.1% a neměl by se výrazně měnit s ohřátím odporu. Dále je třeba, aby zátěž měla precizní mechanické provedení, které zajistí odvod ztrátového výkonu v podobě tepla. Konečně další podmínkou je použití kvalitního konektoru, protože ten zhoršuje koeficient odrazu celého systému.

Známým profesionálním výrobcem vf výkonových zátěží je například Bird Technologies v USA. Nevýhodou zátěží Bird Technologies je vysoká cena a obtížná dostupnost.

Drbalova zátěž
Drbalova zátěž č. 1

Jednou z možností bylo pořídit tzv. "Drbalovu zátěž". Jedná se o zátěž nespecifikovaného výrobce. Nazvali jsme ji "Drbalova" podle majitele obchodu s inkurantním vojenským materiálem na Moravě. Výhodou zátěže je nízká cena. To je ovšem jediná výhoda. Nevýhodou jsou neznámé parametry. Podle fotografie je zátěž dlouhá asi 24cm, poměrně úzká a tenká s nevýrazným žebrováním. Zátěžový odpor neznámých vlastností je montován hned na vstupním konektoru. Tato konstrukce ukazuje, že bude problém s odvodem tepla a zátěž tak nebude použitelná pro velké ztrátové výkony.

Drbalova zátěž
Drbalova zátěž č. 2

Drbalův obchod s inkurantním vojenským materiálem nabízel také další variantu vf zátěže, tzv. model "2". V tomto provedení je zátěžový odpor montován v přístupné komůrce v chladiči za konektorem - viz foto komůrky . První chladič je pak posazen na větší chladič. Celé těleso má dle fotografie rozměry asi 12 x 14 x 10 cm. Podle dostupných informací z ČVUT FEL v Praze, je tento model použitelný do 1100 MHz a výkon asi 80 Watt.

K této konstrukci máme několik výhrad. Jednak z ne pochopitelných důvodů je vrchní chladič výrazně kratší, než spodní velký chladič. Dále komůrka a přístup do komůrky k odporu podstatně snižuje odvod tepla a to právě v místě, kde je to nejvíce potřeba.

Poschitzkeho zátěž
Poschitzkeho zátěž

Německý výrobce Reiner Poschitzke v Duisburgu nabízel v létě 2009 vf zátěž 50Ω pro frekvence do 2 GHz. Rozměry zátěže jsou 120x80x40 mm a tento chladič je montován na spodní desku 140x80x10 mm. Zátěž není nijak kvalitní, při 500 MHz má koef. odrazu 1.3 a při 1300 MHz má koef. odrazu 1.5. To napovídá o nepříliš kvalitním zátěžovém odporu, anebo je zátěž sestavena z kombinace několika odporů. Výrobce udává, že výkon 150 Watt snese po dobu 10 minut.

V létě 2009 byla cena této zátěže EUR 140.- plus poštovné + DPH.

Nickeho zátěž
Nickeho zátěž

Americký amatér D. Nicke nabízí vlastní konstrukci vf zátěže 50Ω pro zatížení do 75 Watt. Konstrukci ukazuje fotografie. Odpor je umístěn v bloku na konektoru a tento blok je namontován na černý eloxovaný chladič. Odšroubování černého eloxovaného chladiče tak je přístup do komůrky nutné pro montáž zátěžového odporu. Konstrukce je podobná Drabalově zátěži č. 2. Nedostatek této konstrukce je zhoršený odvod tepla z odporu, dále zahřívání konektoru. Špatný odvod tepla snižuje použitelný výkon a zahřátí konektoru zhorší koeficient odrazu.

K této konstrukci existuje změřená charakteristika . Ovšem měření probíhalo s výkonem 0 dBm, při kterém nedošlo k ohřátí zátěže. Při ohřátí zátěže se totiž změní odpor zátěže, zhorší se parametry konektoru a celkově se zhorší koeficient odrazu.

D. Nicke nabízel v létě 2009 tuto zátěž za US$360 plus poštovné.

naše zátěž
BH-4144 zátěž

Po předchozích průzkumech a po prozkoumání nabídky Bird Technologies a dalších výrobců jsme se rozhodli vyrobit vlastní vf zátěž. Fotografie vlevo ukazuje výsledek našeho snažení. Zátěžový odpor má indukčnost pouze 5 nH, 50Ω toleranci odporu 0.1% a ztrátový výkon 150 Watt.

Odpor je umístěn mezi dva žebrované chladiče a teplo je odváděno z odporu jak ze spodu, tak shora. Rozměry zátěže jsou 100 x 100 x 115 mm. Zátěž umožňuje příkon 120 Watt s přirozeným chlazením, přičemž chladič se při tomto příkonu v místě zátěžového odporu zahřeje jen na 72°C a konektor na 46°C. Koeficient odrazu je 1.09 při 3000 MHz. Průběh závislosti koeficientu odrazu na frekvenci je velmi podobný průběhu D. Nickeho zátěže.

K návrhu chladiče byl použit návrhový systém Sauna.