Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B, jest następnym miernikiem firmy HP, tym razem jest to w pełni cyfrowy miernik. Posiada więcej funkcji oraz możliwości w porównaniu do modeli analogowych, takich jak np. HP-435B czy analogowy z cyfrowym odczytem HP-436A. Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B można uznać za równoważny technologicznie w stosunku do konkurencyjnego miernika Marconi 6960B. Mikroprocesorowy miernik mocy w.cz. HP-437B umożliwia wykonywanie pomiarów relatywnych oraz z offsetem, posiada 10 pamięci ustawień użytkownika, oraz większość funkcji oferowanych przez mierniki mikroprocesorowe.

W pamięci HP-437B oprócz 10 pamięci użytkownika, można zapamiętać 10 różnych power sensorów. Dla każdego sensora należy zdefiniować indywidualną tabelę odchyłek, zależnych od częstotliwości na których będziemy mierzyli. Tabelę odchyłek tworzymy, przepisując tabelę umieszczoną na obudowie power sensora wcześniej zapamiętanego w pamięci miernika, wpisując ją do rejestru pamięci. W tabeli odchyłek power sensora zdefiniowałem aż 30 punktów poprawek dla jednego sensora, ciekawe czy można zdefiniować więcej punktów? Uwzględniając 30 ustawień x 10 sensorów x 10 pamięci użytkownika = 3000 indywidualnych ustawień, wobec zaledwie 10 w Marconi 6960B.

HP-437B jest szybszy od Marconi 6960b

W porównaniu do Marconi 6960B szybciej przebiega proces zerowania i autokalibracji, te czasy zmieniają się dynamicznie.

Pierwsze zerowanie i autokalibracja przebiegają dłużej, ponowne procesy zerowania i autokalibracji przebiegają coraz krócej. Miernik sam wyczuwa jak daleko odpłynął power sensor. Czym mniejsze odchyłki wykryje logika miernika, tym krócej trwają procesy zerowania i autokalibracji. Czas zerowania zawiera się w przedziale od 5 do 20 sekund a czas autokalibracji jeszcze krócej, od 2 sekund. W Marconi 6960B procesy zerowania i autokalibracji trwają zdecydowanie dłużej a czas trwania tych procesów jest zawsze taki sam. W mierniku mocy HP-437B, czasy zerowania jak i autokalibracji nie są stałe, zależą od wielkości odchyleń jakie wykryje logika miernika.

Bardziej szczegółowy wyświetlacz daje więcej możliwości

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B, jest wyposażony w 12 znakowy wyświetlacz quasi alfanumeryczny, znaki składają się z 14 segmentów, to dwa razy więcej niż np. Marconi 6960B w którym zastosowano 7 segmentowy wyświetlacz wartości wskazywanej mocy, oraz ikony jednostek mocy. Pomimo że HP-437B jest wyposażony w 12 znakowy wyświetlacz, to do odczytu poziomów mocy, wykorzystywanych jest maksymalnie 5 cyfr. Tak duża ilość znaków alfanumerycznych w mierniku HP-437B wykorzystywana jest do sporządzania opisów używanych power sensorów.

W HP-437B oprócz 12 quazi alfanumerycznych znaków jest mnóstwo kropek, przecinków i trójkącików będących swego rodzaju strzałkami czy też wskaźnikami. Na fotce poniżej, widać trójkątny wskaźnik skierowany na napis PWR REF, informujący że źródło mocy wzorcowej jest włączone.

 

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B
Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B

 

Nowością jest możliwość ustawienia rozdzielczości wyświetlanego wyniku. Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B umożliwia obserwacje poziomów mocy w ilości do 5 cyfr. Czyli o jedną więcej niż w innych miernikach mocy, nawet tych dużo droższych. Standardem w mikrofalowych miernikach mocy są 4 cyfry, prezentujące wyniki poziomów mocy. Producent zdecydował się na ten krok, ponieważ HP-437B, wykorzystuje doskonalszy sposób uśredniania wyników w porównaniu do np. MARCONI 6960B. Ostatnia cyfra wyświetlanego wyniku praktycznie nie skacze, chyba że poziom mocy mierzonej znajduje się pomiędzy cyframi, wtedy wynik skacze o jedną cyfrę np. z 1.0001 do 1.0002. W mierniku HP-437B, ze względu na doskonalszy sposób uśredniania wyników, nie występuje zjawisko fluktuacji wyświetlanego wyniku w najniższym zakresie pomiarowym.

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B czy Marconi 6960B ?

Dokładność tych mierników to 0.5 % ale power sensorów niekoniecznie, power sensory MARCONI- IFR- AEROFLEX’a dysponują zdecydowanie lepszą charakterystyką częstotliwościową. Posiadają szerszy zakres, zarówno w dolnym jak i górnym zakresie mierzonych częstotliwości. Nawet nie chodzi o to, że pracują od 30 KHz, a nie od 100 KHz, i że do 20 GHz a nie do 18 GHz, ale o to, że na 1.8 MHz nie zauważa się spadku czułości sensorów Marconi. Power sensory HP mają zdecydowanie zauważalny spadek czułości w dolnym odcinku charakterystyki częstotliwościowej.

Sensor Marconi 6912 pokrywa bez spadku czułości zakres 1 MHz do 1 GHz a powiedzmy że „równoważny” mu sensor HP-8482A dopiero od 3 MHz w górę nie wykazuje spadków czułości. Pasmo 1.8 MHz, jak i średniofalowe 472 KHz nam wypadają, no chyba że sami sobie zrobimy tabelkę z korekcjami odchyłek. Oryginalna tabelka naklejona na sensorze HP w zakresie niskich częstotliwości nie za bardzo pokrywa się z praktyką.

Sensory Marconi są lepsze pod wieloma względami

Następną bardzo istotną zaletą sensorów Marconi, jest wprowadzenie dodatkowego współczynnika kalibracyjnego, nazwanego LIN FACTOR. Jest to liczba wyznaczona w fabryce i zapisana na etykiecie, naklejonej na obudowie sensora, określająca współczynnik nieliniowości tegoż sensora. Wprowadzając tę liczbę do ustawień miernika, kompensujemy charakterystykę czułości sensora w zakresie ostatnich 10db dynamiki sensora, pomiędzy 10mW a 100mW. HP rozwiązało ten problem na zasadzie, że jeżeli coś nie zgadza się z faktami, to tym gorzej dla faktów. HP poinformował w instrukcji obsługi, że w zakresie od 10mW do 100mW, błąd pomiaru może dochodzić do około 5%. W taki oto sposób HP rozwiązało problem, zamiast jak przystało na profesjonalną firmę, usunąć lub zredukować nieliniowość. Można z problemem nieliniowości sensorów poradzić sobie w taki sposób, aby nie korzystać z zakresu pomiędzy 10 a 100 mW. Należy tak dobierać tłumiki pomiarowe, aby maksymalne wskazanie nie przekraczało poziomu 10 mW, czyli zrezygnować z pełnej dynamiki sensora.

Marconi ma lepsze sensory, a HP ma lepsze źródła mocy wzorcowej oraz bardziej funkcjonalne mierniki mocy

Jak już wykazałem, power sensory Marconi są zdecydowanie lepsze od sensorów HP, po za jednym wyjątkiem. Sensory HP na metalowej obudowie mają nałożoną plastikową obudowę, która całkiem dobrze izoluje termicznie od ciepła dłoni w trakcie odkręcania, bądź dokręcania sensora do źródła sygnału. Inżynierowie firmy Marconi nie pomyśleli o tym, jakże ważnym usprawnieniu, więc po manewrach z sensorem należy odczekać dobre 15 minut na ostygnięcie sensora do temperatury panującej w laboratorium. Ja ten problem rozwiązałem owijając sensor gąbką polietylenową, stosowaną w opakowaniach do zabezpieczania produktów przed wstrząsami i uderzeniami. Bardziej eleganckim sposobem, było by wydrukowanie za pomocą drukarki 3D plastikowych okładek zgrabnie obejmujących power sensor. Tak wykonana izolacja termiczna, była by jednocześnie ochroną mechaniczną, profesjonalnie wykonanej, metalowej obudowy doskonałych sensorów Marconi.

Co do sensorów sprawa jest jasna, natomiast mikrofalowy miernik mocy HP-437B ma kilka istotnych zalet nad Marconi 6960B, a są to:

Jasno rozdzielone funkcje pomiaru relatywnego i z offsetem.

Brak fluktuacji ostatniej cyfry na niskich zakresach mocy.

Wyższa rozdzielczość pomiarów, 5 cyfr zamiast czterech.

Możliwość wprowadzenia do pamięci miernika 10 różnych power sensorów, wraz z ich poprawkami kalibracyjnymi na 12 różnych częstotliwościach, oraz tworzenia opisów tych sensorów, to bardzo duże udogodnienie.

Możliwość ustawienia limitów mocy, różnych filtrów i przeprowadzenia self testu.

Mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B jest bardziej zaawansowany technologicznie od MARCONI 6960B.

A gdyby tak połączyć jakąś przejściówką sensory Marconi z miernikiem mocy HP-437B ? rozmarzyłem się.

Wewnętrzne źródło mocy wzorcowej jest jednym z najistotniejszych komponentów mierników mocy

Precyzja wewnętrznego wzorca mocy w mikrofalowym mierniku mocy w.cz. HP-437B jest bardzo dobra, ale już nie jest tak perfekcyjna jak w modelu HP-435. Po włączeniu wskazywany poziom to 999.0 uW, by po kilku godzinach wygrzewania ustalić się na poziomie 1000 uW. Nie wiem jak ten wzorzec zachowuje się w funkcji temperatury, nie zamierzam go wyciągać z miernika i poddawać wyczerpującym testom. Zachowanie wzorca mocy zaraz po włączeniu, wskazuje że nie jest to ideał, więc szkoda na niego czasu. Błąd 1 uW od razu po włączeniu to zaledwie 0.1% odchyłki, a więc pięciokrotnie lepiej niż dokładność samego miernika 0.5%. Po dłuższym wygrzaniu błąd się niweluje, więc tak naprawdę nie można mieć pretensji do HP bo jest bardzo dobrze. Szkoda że nie idealnie jak w mierniku HP-435, ale i tak dużo lepiej niż w Marconi 6960B z jego oryginalnym wewnętrznym wzorcem mocy.

Można mierzyć od razu po włączeniu, lecz precyzyjnie po 2 godzinach.

Jeżeli długo wygrzewany mikrofalowy miernik mocy w.cz. model HP-437B z podłączonym sensorem do wewnętrznego wzorca mocy po wyzerowaniu i autokalibracji, wskazujący 1000.0 uW wyłączymy i ponownie włączymy po kilku godzinach, to błąd wspólny a więc power sensora oraz miernika mocy to 1003.0 uW, po 30 minutach wygrzewania odchyłka zmniejsza się do 1001.5 uW, po 1 godzinie 1000.7 uW a po wygrzaniu przez 2 godz. 1000.0 uW. Od razu po włączeniu bez żadnych zerowań i kalibracji mamy błąd 0.3% czyli mieści się w tolerancji 0.5% miernika. Całkowitą stabilność i niezmienność wskazywanych poziomów mocy miernik uzyskuje dopiero po 2 godzinach. Stosunkowo długo, lecz taki stan miernika jest wymagany TYLKO dla super precyzyjnych pomiarów stabilności innych wzorców. Zazwyczaj HP437B można używać natychmiast po włączeniu, tylko najbardziej wymagające pomiary wymagają wygrzewania dwu godzinnego.

Dobrze wygrzany miernik HP-437B, nie krócej niż 2 godziny, następnie wyzerowany i poddany autokalibracji, pozostawiony na długi okres czasu na pomiarze własnego wzorca, nie zmienia wyniku odczytu. Nawet po tygodniu czy miesiącu nadal obserwujemy 1.000 mW, pod warunkiem że w pomieszczeniu panuje stała temperatura.

Skoro nie ma ideałów to lepsze dwa niż jeden

Pomimo braku doskonałości wzorca w HP-437B, gdybym musiał dokonać wyboru, to ze względu na walory miernika cyfrowego wybrał bym HP-437B. Analogowy miernik HP-435 ze względu na pewne specyficzne zastosowania, oraz rewelacyjny wzorzec, a także niską cenę na rynku wtórnym, warto kupić i trzymać w swoich zasobach, zarówno do specyficznych zastosowań jak i jako zapasowe zewnętrzne źródło mocy wzorcowej. Jeżeli zapasowy wzorzec mocy będzie wykazywał 1 mW i aktualnie używany w mierniku mocy również 1 mW, to nie ma szans żeby wspólnie odpłynęły dokładnie tyle samo, i w tym samym kierunku. Dopóki poziomy mocy wewnętrznych źródeł referencyjnych, dwóch różnych mierników mocy nie rozjadą się, to wzorce mocy są wiarygodne. Dopóki nie zauważymy różnic, nie musimy myśleć o oddawaniu mierników do zewnętrznego laboratorium w celu przeprowadzenia kalibracji.

 

Ergonomia

Czytelność wyświetlacza quasi alfanumerycznego jest gorsza niż w Marconi 6960B, zdecydowanie mniejsze cyfry, oraz trochę mniej kontrastowe. Jak powszechnie wiadomo, kontrast wyświetlaczy LCD jest silnie zależny od kąta obserwacji. Najlepszy kontrast osiągamy obserwując wyświetlacz HP-437B nieco z góry, miernik powinien znajdować się poniżej linii wzroku. Odmiennie wygląda to w Marconi 6960B, miernik powinien znajdować się na równi z linią wzroku lub nieco powyżej. Jeżeli posiadamy obydwa mierniki mocy to optymalnym ustawieniem będzie: miernik Marconi 6960B na górze a pod nim HP-437B. W takim ustawieniu obydwa mierniki będą prezentowały bardzo kontrastowe odczyty.

Obydwa mierniki powstawały w mniej więcej tym samym okresie czasu, zapewne były dla siebie technologicznie konkurencyjnymi produktami. Pod względem ułatwiających użytkowanie właściwości, typowych dla miernika cyfrowego HP-437B zdecydowanie przewyższa Marconi 6960B. Przykładem jest możliwość wpisania do pamięci miernika power sensorów oraz definiowania dla każdego z sensorów indywidualnej tabeli częstotliwości. HP-437B wykorzystuje doskonalszy sposób uśredniania wyników w porównaniu do np. MARCONI 6960B, nie występuje zjawisko fluktuacji wyświetlanego wyniku na najniższym zakresie pomiarowym. Obydwa mierniki są stosunkowo łatwe w obsłudze, jednak HP-437B wymaga już pewnego zaangażowania w naukę tej obsługi.

Zarówno Marconi jak i HP-437B są miernikami typowo dziennymi

Obydwa mierniki wyposażone są w wyświetlacze LCD, wtedy to była „obowiązująca technologia”, szczególnie jak się porówna do poprzedniego modelu HP-436 z wyświetlaczem na LED’ach. Obydwa modele są obarczone dość poważną wadą, żaden z nich nie ma podświetlenia LCD. W słabym wieczornym oświetleniu nie wiele widać, mierniki te wymagają dobrego i jasnego oświetlenia. Pomimo że technologia LED wydawała się nieco przestarzała i bardziej awaryjna oraz energochłonna, nie jest obarczona problemem widoczności wyników przy słabym oświetleniu, zapewne z tego powodu następnym miernikiem mocy HP jest model HP-438A wyposażony w wyświetlacz LED, oraz możliwość podłączenia dwóch sensorów. Ciekawe obserwacje tego miernika opisał Australijski radioamator pod tym adresem:   http://vk4zxi.blogspot.com/2015/09/hp-437b-power-meter-new-toy-traps-for.html

Procedura szybkiej kalibracji: 

1. Włącz zasilanie.  

2. Podłącz kabel 11730A i czujnik do wyjścia Power Ref, 8481A bezpośrednio, 8484A wymaga tłumika 11708A 30dB. 

3. Naciśnij przycisk Zero i poczekaj na zakończenie procesu. 

4. Naciśnij SHIFT następnie POWER REF.

5. Naciśnij Shift potem (zero Cal) następnie wprowadź współczynnik kalibracji odniesienia do mierzonej częstotliwości który jest nadrukowany na etykiecie czujnika, np. 8481A przy 2 GHz to 98,5%, więc ustaw wartość 98,5 i wciśnij Enter a następnie zaczekaj na zakończenie procesu. 

6. Wyświetlacz powinien teraz odczytywać 1mW lub 0dBm dla 8481A i 1μW lub -30dBm dla 8484A. 

7. Odłącz czujnik od wyjścia Power Ref.

8. Ja osobiście zalecam nie wyłączać wcale źródła referencyjnego 1 mW, niech pracuje na stałe, zawsze wygrzane i gotowe do pracy.