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Attenuator-Steuerung

Ein Dämpfungsglied oder neudeutsch Attenuator benötigt man beispielsweise um, ausgehend von einem Referenzpegel, definierte Pegel zu erzeugen. Hiermit kann z.B. dann ein Messgerät kalibriert werden. Bei mir wird hiermit u.a. eine Referenztabelle für einen Diodenmesskopf erzeugt. Ausgehend von 20dBm Referenzpegel, werden in 1dB Abstufungen Vergleichswerte für den Messkopf erzeugt und abgespeichert.

Hierfür benutze ich den Attenuator 3200-1 von Weinschel. Hier lassen sich Dämpfungswerte von 0 bis 127 dB, in 1dB Schritten einstellen. Die Einzelwerte des Dämpfungsgliedes müssen entsprechend kombiniert werden. Diese betragen 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 (32+32) dB. Die 64 dB werden hier mit 2 32dB-Gliedern gebildet, die dann beide gemeinsam geschaltet werden müssen. Die beiden Eingänge werden aber nicht gemeinsam geschaltet, damit die Ansteuerung universell bleibt und auch für andere Weinschel-Dämpfungsglieder genutzt werden kann, welche die gleichen Pin-Abstände besitzen. Es  kann natürlich auch ein beliebiger Attenuator angesteuert werden, wenn die Verbindungen zwischen Platine und Attenuator verdrahtet werden. 

Winschel Attenuator 3200-1, 0 bis 127dB

Die Ansteuerung erfolgt intern mit 12V Relais. Diese kann man natürlich auch einfach über Schalter ansteuern, wenn man eine einfache Lösung sucht. Ich wollte es aber komfortabel. Daher habe ich eine kleine Steuerung mit Mikrocontroller und LCD-Display für den Attenuator entworfen. 

Frontansicht

Rückansicht mit montiertem Attenuator Weinschel 3200-1

Die Platine der Steuerung wird direkt an den Attenuator angelötet und bildet mit diesem eine Einheit. Über einen Drehgeber kann der Dämpfungswert in 1 dB Schritten eingestellt werden. Über die Tasten kann der Wert ebenfalls verstellt werden. Einmal Up und Down mit Faktor 1 und ein zweites Tastenpaar mit Faktor 10. Das hätte man auch anders lösen können, aber wegen des schnellen Zugriffs, wollte ich es so haben.

Die Schaltkombinationen für jeden dB-Schritt sind in einer Tabelle im EEPROM abgelegt. Der dB-Wert wird als Adresse für den Zugriff auf die Schalttabelle genutzt.

Als "Schmankerl" ist eine Idee meines Funkfreundes Norbert, DG1KPN, realisiert worden. Es ist die Möglichkeit, einen Offset einzustellen. Das ist eine sehr komfortable Sache, die ich anhand des oben genannten Beispiels mit dem Diodenmesskopf erläutern will. Der Messkopf hat eine maximale Eingangsleistung von 20 dBm. Also stellen wir diese am Pegelsender ein. Am Attenuator stellen wir jetzt eine Dämpfung von 20dB ein und schalten, durch Betätigung des Schalters im Drehgeber, den Offset ein. Die Anzeige im Display ist jetzt in der ersten Zeile "Out = 0 dBm" und  in der zweiten Zeile wird  der Offset angezeigt "Offset = 20 dB". Der Pegel am Ausgang des Attenuators entspricht jetzt dem tatsächlichen, in der ersten Displayzeile angezeigten Pegel und wir müssen nicht mehr in Gedanken 20dB abziehen. Jetzt kann man auch mittels Drehgeber oder Taster über "0dBm" bis zum Offsetwert hochschalten. Hier also bis +20dBm, dem am Eingang anliegenden Pegel. Intern ändert sich natürlich nichts, nur kann man sich jetzt, ohne die Gehirnwindungen zu verbiegen, auf die Abgleicharbeit konzentrieren, da der angezeigte Wert der tatsächlich anliegende Wert ist.

Ein Beispiel: Bei 20dBm Eingangspegel und 20dB Dämpfung werden jetzt 0 dBm ausgegeben.

Jetzt kann man, um beim Beispiel zu bleiben, dem Diodentastkopf von -40 bis 20dBm, in 1dB Schritten, den entsprechenden, im Display "richtig" ange-zeigten Referenzwert anbieten.

Die Displaybeleuchtung wird per PWM geschaltet. Wenn beim Einschalten die Taste "Down1x" gerückt wird, kann die Helligkeit über Up10x und Down10x eingestellt werden. Dieser Wert wird dann beim Druck auf die Taste "Up1" abgespeichert und beim Neustart wieder geladen.

Schaltung der Attenuator Steuerung

Wer sich dafür interessiert, findet hier auch das PASCAL-Listing der Steuerung.

Alternativer Attenuator

Der Weinschel Attenuator ist schwierig zu beschaffen und auch nicht gerade preiswert. Daher habe ich nach einer Alternative gesucht. Eine mögliche Alternative besteht aus einem Eigenbau mit 31,5dB China-Modulen mit PE4302 Chip.


Attenuator aus drei China-Modulen (Oberseite)


Attenuator aus drei China-Modulen (Unterseite)

Der Nachteil dieser Halbleiter Attenuatoren ist die hohe Grunddämpfung und die Tatsache, dass sie erst ab einer bestimmten Frequenz nutzbar sind. Die Grunddämpfung kann man ausgleichen. Für die untere Frequenzgrenze habe ich etwa 300KHz gemessen. Im Datenblatt ist zwar "ab DC" angegeben, aber da der Ein- bzw. Ausgang entkoppelt werden muss, ist das natürlich Unsinn.


Test untere Frequenzgrenze


Schaltung des 93dB Attenuators

Die Schaltung ist so ausgelegt, dass der Attenuator ohne Änderung der Steuerung betrieben werden kann. Lediglich die Schalt-Tabelle im EEPROM muss getauscht werden.

Die PE4302-Module werden im Internet mit der Angabe "5V" angeboten. Laut Datenblatt sind die PE4302 aber nur für 3V - 3,3V ausgelegt und dürfen max. mit 4V versorgt werden. Auf der Trägerplatine ist daher eine 3V-Spannungsversorgung vorgesehen.

Attenuator 0 - 127dB
Attenuator Bestückungsseite
Attenuator Lötseite