Homebrew Simple RF Power Meter

Homebrew RFPM

Homebrew RFPM

Salah satu tool yang sangat diperlukan bagi homebrewer dalam menunjang eksperimennya, terutama dalam membuat pemancar radio (TX) adalah dummy load dan RF Power Meter (selanjutnya disingkat RFPM). Dummy load merupakan sebuah sebuah beban buatan yang mewakili sebuah antenna resonansi dengan impedansi murni 50 Ohm. Seperti diketahui bersama, sebuah impedansi yang dilambangkan dengan huruf Z = R +/- jX Ohm. Yang dimaksud dengan beban murni adalah nilai reaktansi beban adalah NOL (+/-jX = 0 Ohm), persis sifat antenna yang beresonansi di frekuensi resonansinya.

Pada saat kita melakukan tuning atau allignment TX, diusahakan tidak langsung diumpankan kepada sebuah antenna, karena akan mengganggu pengguna lain pada band/ frekuensi dimana kita bekerja, dianjurkan sekali disambungkan ke sebuah dummy load, dengan demikian kehadiran dummy load adalah suatu keharusan, orang kulon bilang “It is a must” … hehehe. Pada beberapa tulisan terdahulu telah dijelaskan membuat sebuah dummy load sendiri dengan menggunakan beberapa buah resistor karbon yang diparalel, sehingga impedansinya menjadi 50 Ohm.

RFPM Schematic

RFPM Schematic

Pada kesempatan ini, saya ingin berbagi pengalaman saya dalam membuat sebuah RF Power Meter (RFPM) dengan memanfaatkan dummy load 500W yang saya miliki di junk box saya. Setelah melakukan surfing di Internet, saya memperoleh cukup banyak referensi, baik dari luar maupun dari Anak Negeri. Rangkaian RFPM yang telah saya peroleh tersebut sebenarnya bisa dikatakan generik atau sama, hanya berbeda pada rangkaian penskala yang menentukan range pengukuran daya, serta wahana apa yang digunakan untuk menampilkan hasil pembacaan, yaitu dapat menggunakan LCD, LED, VU Display, Multimeter, dll.

Setelah memilah-milah pilihan project saya tetapkan mengadopt tulisan dari OM Daryono pada majalah ORARI yang bernama BEON edisi Februari 2003/ Nomor 9/II (note: majalah sudah tidak terbit lagi). Sebagai informasi, OM Daryono ini adalah salah satu penggiat homebrewer di kalangan ORARI dan kedalaman knowledgenya di dunia homebrewing tidak diragukan lagi. Beberapa kutipan penjelasan cara kerja RFPM ini akan saya cuplik langsung dari tulisan Beliau, dengan redaksi yang berbeda. Inside View

Inside View

Rangkaian pada project ini seperti pada gambar dengan formula perhitungan daya tercantum (note: penurunan formula tidak akan saya sampaikan disini). Rangkaian terbagi menjadi 4 (empat) bagian, yaitu Dummy Load 50 Ohm (R), Rangkaian penskala yang terbentuk dari 2 (dua) buah resistor pembagi tegangan (R1=10K, R2=2K), Rangkaian penyearah dan envelope detector yang terdiri sebuah diode (D = 1N4148 atau jenis lainnya) dan capacitor (C=10nF), serta untuk menampilkan hasil pengukuran kita menggunakan sebuah analog digital multimeter. Saya menambahkan sebuah ferit bead tepat sebelum masuk ke analog multimeter untuk mengurangi kemungkinan masuknya RF parasitik ke multimeter (menghindari jarum multimeter kesurupan).

Secara garis besar, cara kerja rangkaian adalah sebagai berikut:

1. Dummy load merupakan komponen utama untuk mendisipasikan daya RF dari transceiver ke dalam bentuk panas.

2. Rangkaian penskala berfungsi untuk mengadaptasikan rangkaian dibelakangnya sehingga mampu melakukan pengukuran pada daya yang tinggi (QRO), yaitu dengan melewatkan sebagian kecil porsi arus RF ke rangkaian detektor. Arus yang akan melalui detektor adalah sebesar I = V / (R1+R2), karena R1+R2 nilainya dalam orde Kilo Ohm, maka arus yang mengalir ke rangkaian detektor dalam kisaran miliampere, sesuai dengan kemampuan komponen detektor dan display multimeter.

Selain hal tersebut, pemilihan nilai R1+R2 harusnya sangat jauh lebih besar dibandingkan dengan nilai dummy load 50Ohm, sehingga hasil perpaduan ketiganya harusnya tetap terjaga disekitar 50 Ohm (matched). Sebagai contoh perpaduan nilai pada rangkaian diatas adalah 50 // 12K = 49.79 Ohm atau mendekati dengan nilai 50 Ohm.

3. Rangkaian detektor dan Display, merupakan sebuah envelope detector (mirip dengan detektor AM) mengubah dari arus menjadi tegangan sesuai dengan pergerakan amplitudo sinyal masukan. Diode akan meyearahkan amplitudo positif sinyal RF, kemudian riak amplitudo tersebut diratakan dengan menggunakan sebuah capacitor, yang selanjutnya menghasilkan tegangan DC yang siap ditampilkan oleh multimeter analog.

KONVERSI DARI TEGANGAN KE DAYA

Convertion Table

Convertion Table

Karena yang ingin ketahui adalah daya/ power, maka langkah selanjutnya adalah melakukan konversi dari tegangan hasil pengukuran multimeter ke power. Formula power diatas untuk mendapatkan hasil pembacaan yang lebih akurat, maka diperlukan koreksi dengan menyisipkan nilai tegangan maju diode yang digunakan. Diode jenis silikon misalnya 1N4148 memiliki tegangan maju sebesar 0.7 volt, sementara tipe germanium misalkan OA80 memiliki tegangan maju sebesar 0.2 volt, demikian juga nilai ini menyesuaikan dengan jenis diode lainnya. Tegangan maju adalah sebuah tegangan minimum yang dibutuhkan untuk menembus junction barrier antara lapisan P dan N di dalam diode, atau dengan kata lebih mudahnya adalah tegangan minimum yang dibutuhkan untuk membuat diode mulai ON.

Dengan faktor koreksi ini maka formula diatas menjadi P = 36 * (VDC + 0.7)^2 / 100 (Watt). Dimana VDC adalah tegangan hasil pembacaan multimeter dan 0.7 adalah tegangan maju diode silikon (1N4148). Dari persamaan terakhir akhirnya kita mendapatkan sebuah tabel konversi seperti pada gambar.

PERFORMANSI TOOL

Rangkaian ini sudah saya coba dengan hasil yang cukup memuaskan, namun sayangnya saya tidak memiliki RFPM profesional yang bisa digunakan sebagai pembanding. Hasil pembacaan stabil tidak terjadi kesurupan pada jarum multimeter.

TIPS DALAM PEMBUATAN

Dalam melakukan pembuatan RFPM perlu diketahui beberapa tips sebagai berikut:

1. Sinyal RF apalagi pada daya besar (QRO) sangat berbahaya, bila terslomot sinyal tersebut maka bisa menimbulkan luka permanen pada anggota badan kita disertai rasa yang sangat pedih dan panas, bahkan pada level tertentu bisa mengancam nyawa kita. Jadi tetaplah waspada dan hati-hati !!!!!!
2. Rangkaian RFPM harus diletakkan diluar multimeter, telah dicoba untuk dimasukkan di box multimeter, maka jarum multimeter akan kesurupan dan memperlihatkan pembacaan yang tidak benar.
3. Walaupun penambahan ferit bead dianjurkan, ternyata tanpa ferit bead-pun tidak dijumpai tanda-tanda kesurupan pada jarum multimeter.
4. Masukkan rangkaian + dummy load pada box logam tertutup rapat, untuk menghindari radiasi RF ke kita.
5. Percobaan dengan menggunakan multimeter digital tidak menunjukkan pembacaan yang benar, digit pembacaan seperti mengalami kesurupan.

IMPROVEMENT

Berikut beberapa improvement yang mungkin bisa dilakukan sehingga tool kita ini makin enak dan mudah digunakan:

1. Tabel konversi bisa diganti dengan langsung membuat skala meter menggantikan skala bawaan multimeter, sehingga lookup tabel tidak lagi diperlukan.
2. Tegangan maju diode memiliki keterbatas, sehingga untuk membuatnya mampu untuk mengukur power lebih besar, maka rangkaian pembagi tegangan harus disesuaikan, dengan memperhatikan beberapa kaidah yang dijelaskan diatas.
3. Untuk memberikan kemampuan pengukuran mulai dari QRP s/d QRO, kita bisa menambahkan rangkaian pembagi tegangan yang memiliki range pengukuran berbeda dan digerakkan dengan saklar putar.

Selanjutnya silakan anda mengembangkan lebih jauh. Artikel asli dari OM Daryono bisa didownload dan dilihat pada link. Selamat bereksperimen.

Referensi

• http://yd1chs.wordpress.com/2009/10/10/homebrew-simple-rf-power-meter/

Pranala Menarik

• Homebrew
• Amatir Radio