Viorel Tepelus YO4RHY

Pentru frecvente de pana la 150 MHz, lucrurile sunt oarecum lamurite, pentru ca piata ofera o multime de instrumente,cu precizii mai mult sau mai putin verificate in practica, dat fiind si faptul ca majoritatea comunicatiilor, atat pentru aplicatii comerciale cat si pentru radioamatori sunt cantonate in aceaste benzi. Pentru frecvente mai mari de 150 MHz,lucrurile se complica.

Sunt disponibile diverse posibilitati. Am cautat de-a lungul timpului o solutie care sa raspunda la cel putin cateva aspecte. Sa poata fi realizata homemade,calibrata, verificata precizia, si fara prea mari costuri.

Printre tehnicienii radioamatori YO reflectometru in punte este putin cunoscut, desi au mai fost publicate articole (vezi colectia tehnium)

Cu cativa ani in urma, pe internet atentia mi-a fost atrasa de un proiect al lui PE2ER, un reflectometru cu caracteristici tentante, 100 kHz - 2,5 GHz,folosit pentru calibrarea unor antene Wi-Fi.

Am construit reflectometru in vreo 12 ore, avand in vedere ca cutia am confectionat-o in regim homemade, am reprodus reflectometru cu ceva adaptari, dupa posibilitati,ceva inspiratie si dupa S53MV (cu care am si purtat o corespondenta legata de tema).

Ca sa ma experimentez, am construit o antena de 23cm (5 elemente dupa "Radioamatorism in unde scurte" de YO3CO) si care a avut rezultate excelente avand in vedere castigul antenei. (YO4RXX a facut cateva legaturi Galati-Cahul)

U0 = tensiunea generatorului
U = tensiune masurata la voltmetru (electronic)
V – Voltmetru electronic cu memorie

Definitie reflexie unda si pierderi cauzate de sarcina inadaptata.
r = Z-Z0 / Z+Z0 [de la 0 la infinit]
Z = impedanta de sarcina
Z0 = impedanta de referinta
r = reflectat
SWR = 1+|r| / 1-|r| [de la 1, la infinit]
SWR = coeficient de unde stationare
ar = atenuarea undei reflectate
ar = -20log|r| [db de la 0 la infinit]
a = pierderile cauzate de sarcina inadaptata
a = -10log(1-|r|2) [db de la 0 la infinit]

Voltmetrul electronic cu memorie

Detalii de constructie

Cutia din tabla de alama de 0.8mm cu dimensiuni de aprox. 55/30/30mm

Este foarte important ca intreaga constructie sa fie perfect simetrica. Rezistentele de 100 de ohm smd trebuiesc masurate cu acelasi AVOMETRU (nu trebuiesc valori absolute de 50 ohm ci doar ca toate rezistentele rezultate de 50 ohm sa fie riguros egale).

Daca constructia este riguros simetrica, la testare, cu ambele sarcini montate "r"-ul va fi nul.In consecinta miliampermetrul nu va indica nimic.

Cu oricare din sarcini scoasa, indicatia va fi maxima si va fi reglata cu "sensitibilitate" la cap de scala.

Comportamentul odata verificat la frecvente mari(eu am avut la dispozitie un multiplicator la 2556 MHz si aproximativ 20 mW) se pastreaza si la 3,5 MHz.

Este de avut in vedere faptul, ca puterea suportata de capul de masura este de maxim 200mW (23dBm) in regim continuu.Pentru puteri ceva mai mari (max 1W 30dBm ) se aplica RF pentru timp scurt avand in vedere ca rezultatul masuratorii va fi memorat de voltmetrul electronic.

Pentru o noua masuratoare trebuie resetat voltmetrul din butonul"peak hold reset"

Pentru a testa o sarcina oarecare se intercaleaza la unul din capete fie un cablu, un reflectometru, filtru, caz in care sarcina de 50 ohm va fi montata la capatul opus.Pierderile vor fi traduse prin deviatia instrumentului in jurul frecventei de testare.

Pentru o antena, se monteaza aceasta la unul din capete. La frecventa la care antena este adaptata indicatia va fi nula (daca cablul si conectica nu intoduc pierderi) altfel va indica un minim.

Sarcinile de 50 ohm

Stift central cu doua rezistente de 50 ohm

Ansambu voltmetrul electronic cu memorie

Voltmetrul electonic nu necesita comentarii. In aceasta faza a constructiei (din foto) singurul reglaj este acela ca "sensibilitatea" trebuie reglata la minim si in momentul acesta se regleaza "NULL"...astfel incat instrumentul sa indice zero.

Tot montajul este fixat pe instrumentul de masura pentru micsorarea lingimii firelor (pentu a nu se comporta ca o antena).

Constructia finala

Primul test

Scala la aparat are 50 div. (cazul aparatului meu)

La prima masuratoare (a pierderilor la RG58-U la 145MHz spre ex).

Se introduce RF de la un handy pe FM pe 1W,si se apasa scurt PTT. Fara cablu intercalat (ambele sarcini in porturi)indicatia este nula Z=Z0 0 la aparat este cazul cand Z=50. Cu cablu intercalat indicatia este 30 (30% din 50=15)

Z=50-15=35
r=|35-50|/35+50=0,176
a = -10log 0,176 = 7,5dBm/pe lungimea de cablu testata.
SWR= 1+0,176/1-0,176 = 1,4

O antena la 1296 MHz, are indicatia 15.
50-50/100x15=42,5
r=|42,5-50|/42,5+50 =0.08
SWR =1+0.08/1-0,08 =1,17 iar la o noua masuratoare la 1278,9 MHz SWR=1 in consecinta trebuie scurtata.

Este evident, algoritmul de calcul pare putin greoi.

Utilizand un LCD si un microcontoller (16f72 spre ex, sau arduino nano.v3 si software scris pentru aceasta aplicatie , rezulta inca un instrument pretios pentru laborator.

Bibliografie
http://lea.hamradio.si/~s53mv/
http://pe2er.nl/wifiswr/
Colectia revistei Tehnium

Viorel Tepelus YO4RHY

Articol aparut la 4-1-2015

9626