Selbstbau einer Dummy-Load

Dipl.-Ing. Martin Erger, DK4FD

www.sy-merger.de

Zusammenfassung

Ich beschreibe den Selbstbau einer Dummy-Load, die für Frequenzen bis max. 500MHz und einer max. Belastung von 200W geeignet ist. Die Montage ist einfach und auch für Einsteiger in ca. 2h problemlos möglich. Die gesamten Kosten für das Material betragen ungefähr 30€.

Bild 1 Meine selbstgebaute Dummy-Load

Definition und Zielsetzung

Als Dummy-Load bezeichnet man in der Funktechnik eine künstliche Last, welche ersatzweise für Testzwecke anstelle einer Antenne am Transceiver (TRX) angeschlossen wird. Sie wird normalerweise verwendet um Einstellungen am TRX vornehmen zu können, ohne störende Aussendungen zu verursachen. Da sie eine ideale Last darstellt, weiß man nach Abgleich des TRX an einer Dummy-Load ebenfalls, dass nach Umschalten auf eine echte Antenne evt. vorhandene Fehlanpassungen immer auf das Antennensystem zurückzuführen sind und kann dort entsprechend nachbessern. Eine Dummy-Load sollte deshalb an keiner Funkstation fehlen.

Die notwendigen Eigenschaften einer Dummy-Load sind schnell beschrieben. In erster Linie muss sie über den gesamten Frequenzbereich einen rein ohmschen Widerstand von 50Ω also ohne irgendwelche induktiven oder kapazitiven Komponenten aufweisen. Eine SWR-Messung wird deshalb immer 1 ergeben. Außerdem muss sie für die vorgesehene Belastung (Sendeleistung) geeignet sein. Zwei simple Forderungen, die in der Praxis aber gar nicht so leicht zu realisieren sind.

Vorüberlegungen und Materialauswahl

Wie immer, wenn ich ein neues Projekt angehe, begann ich mit einer gründlichen Recherche im Internet und fand eine Menge Material. Dummy- Loads scheinen bei Funkamateuren beliebte Selbstbauprojekte zu sein. Es gibt aufwändige Lösungen, bei denen viele Widerstände parallel geschaltet werden um letztlich die 50Ω induktivitätsarm zu realisieren, aber auch ganz einfache,bei denen der Widerstand durch eine Salzlösung in einem alten Gurkenglas erzeugt wird. Beides sagte mir nicht zu.

Dann war die optimale Lösung plötzlich ganz einfach. Bei meinen Recherchen stieß ich auf den RFP-250N50TC (Datenblatt) der auf HF-Produkte spezialisierten Firma Anaren aus den USA. Dabei handelt es sich um einen Hochlastwiderstand aus Berylliumoxid auf einem keramischen Substrat, der genau für solche Zwecke gedacht ist. Er ist bis 3 GHz und 250W spezifiziert. Meine anfänglichen Befürchtungen bezüglich des Preises waren unbegründet. Auf den einschlägigen Internetplattformen (z.B. ebay) findet man ihn schon für ca. 3€. Ideale Voraussetzungen also um auf dieser Basis eine Dummy-Load zu bauen.

Montiert man einen solchen Chipwiderstand auf einen größeren Kühlkörper und schließt ein Kabel an, ist man im Grunde schon fertig. Ich hatte darüber hinaus den Anspruch, dass das Ganze nicht nur mechanisch stabil, sondern auch ein bisschen nach was aussehen sollte. Die Lösung fand sich in einem 100x50x26 mm großen Gehäuse aus Aluminium-Druckguss (Amazon) und einem maßlich dazu passenden Kühlkörper (ebay). Diese beiden, hauptsächlich aus optischen Gründen gewählten Teile, machen den Großteil der gesamten Kosten aus.

Auf eine Berechnung der Kühlleistung habe ich bewusst verzichtet. Da ich weder für den Kühlkörper noch für das Gehäuse Herstellerangaben finden konnte, hätte ich die jeweiligen Wärmeleitwerte erst umständlich ermitteln müssen. Das war mir zu viel Aufwand, mein Ziel war ja nicht eine kostenoptimierte Serienproduktion, sondern ein Einzelstück zur persönlichen Verwendung.

Aufbau

Wenn alle Teile bereit liegen, ist der komplette Bau eine Sache von weniger als zwei Stunden. Zunächst bohrt man in eine Seitenwand des Gehäuses das Loch für eine Koaxbuchse seiner Wahl. Da ich fast ausschließlich an KW-Betrieb interessiert bin, habe ich mich für eine SO239 entschieden. Natürlich kann man auch N, BNC oder SMA verwenden. Um eine optimale Wärmeverteilung zu erreichen, ordnet man den Chipwiderstand am besten mittig im Gehäuse an. Bei meinem Gehäuse ging das nicht, weil der Hersteller meinte, ausgerechnet dort ein Logo anbringen zu müssen. Ich habe deshalb eine glatte Stelle unmittelbar davor gewählt. Die Befestigung erfolgt mit zwei 10 mm langen M3 uben. Vor der Montage sollte man nicht vergessen durch die Gehäuselöcher, auf dem Kühlkörper die Stellen für die Vertiefungen, die zur Versenkung der Linsenköpfe (Bild 4) erforderlich sind, anzuzeichnen. Nachdem auch die gebohrt sind, kann man mit der endgültigen Montage beginnen.

Um eine optimale Kühlung des Chipwiderstandes sicherzustellen, verwendet man eine hochwertige Wärmeleitpaste mit der sowohl die Rückseite des Widerstandes als auch das Metall des Gehäuses darunter dünn eingestrichen wird. Ein kleiner Tropfen genügt. Ich habe einen Rest der Paste benutzt, die beim Kauf einer CPU für einen PC mitgeliefert wurde. Es gehen aber auch andere Pasten. Je höher deren Wärmeleitfähigkeit desto besser.

Die elektrische Verdrahtung ist simpel. Es muss lediglich die Koaxbuchse mit dem Widerstand verbunden werden. Dazu genügen zwei kurze Drähte. Eigentlich würde sogar einer ausreichen, da das Druckgussgehäuse ja auch elektrisch leitend ist. Da ich aber nicht sicher war, ob eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Widerstand und Gehäuse durch die Wärmeleitpaste hindurch jederzeit sichergestellt ist, habe ich eine zusätzliche Masseverbindung über eine Lötöse hergestellt und bin damit auf der sicheren Seite.

Einfach weil es optisch besser aussieht, habe ich mich entschieden den Kühlkörper nicht mit Schrauben zu befestigen sondern mit Wärmeleitkleber (Amazon) auf das Gehäuse zu kleben. Dazu wird der Klebstoff sowohl auf das Gehäuse als auch auf den Kühlkörper flächig dünn aufgetragen. Mit einer alten Kreditkarte geht das wunderbar. Danach werden die Teile leicht zusammen- gedrückt. Nach einer halben Stunde Aushärtezeit ist die Verbindung bereits fest.

Überprüfung der Funktion durch Messungen

Mit einem Netzwerkanalysator lassen sich die HF-Eigenschaften der Dummy- Load gut überprüfen. Ich habe einen nanoVNA benutzt.

Bild 7 zeigt das SWR und Bild 8 die Impedanz im Smith-Diagramm jeweils im Frequenzbereich von 1 bis 500 MHz. Wenn man nicht ganz genau hinschaut, sieht man nichts. Das soll bzw. muss sogar so sein. Die SWR-Anzeige deckt sich mit der Linie für SWR=1 und die Impedanz hält sich im ganzen Bereich sehr eng an den 50Ω-Punkt. Wie eng zeigen beispielhaft die konkreten Werte für 1 und 500 MHz sowie zweier zufällig gewählter Frequenzen dazwischen in Bild 9. Auch die kleine Schlamperei bei der internen Verdrahtung, macht sich messtechnisch nicht bemerkbar. Ich hatte mir die Arbeit durch die Verwendung einfacher Drähte erleichtert. Korrekt hätte ich natürlich ein Koaxkabel verwenden müssen. An diesen Messergebnissen gibt es absolut nichts auszusetzen. Damit kann man sehr zufrieden sein.

Ein Leistungstest muss nicht zwingend mit HF erfolgen. Man kann genauso gut Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom verwenden. Leider hatte ich für die 100V, die erforderlich sind um an einem 50Ω Widerstand 200W umzusetzen, weder ein passendes Netzteil noch einen regelbaren Transformator zu Verfügung. Mein Bild 10 Belastungstest mit dem IC 7300 TRX (ICOM IC 7300) erzeugt zwar etwa 100W HF aber das wollte ich ihm über mehrere Minuten Dauer nicht zumuten. Ersatzweise habe ich deshalb einen Dauertest mit 70W über 3 Minuten gemacht. Dabei wurde der Kühlkörper der Dummy-Load gut handwarm. Mangels Infrarotthermometer kann ich eine genauere Temperaturangabe ebenfalls nicht machen. Ich hätte aber keinerlei Bedenken, die Dummy-Load mit den vollen 200W für ca. 1 Minute zu belasten, wenn sie danach wieder abkühlen kann.

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Kontaktdaten
Martin Erger, DK4FD, kontakt@sy-merger.de

Stand 22. 11. 2021

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