Medidor de ondas estacionarias QRP

Muy pronto mas detalles...

Parte 1: Artículo del ARRL Antenna Book, Puente Resistivo Medidor de ROE (capítulo 27 página 5)

Correctamente construido puede ser usado para medir ROE hasta 15:1 con buena precisión.

Se deben observar las sig. Precauciones:

1) mantener cortos los condutores en el circuito de RF para mantener bajas las inductancias parásitas.

2) Montar los resistores 2 o 3 veces el tamaño de su cuerpo alejado de partes metalicas para reducir capacidades parásitas.

3) Ubicar los componentes con RF de manera que haya el menor acoplamiento inductivo y capacitivo entre los brazos del puente.

En este instrumento los conectores J1 y J2 (entrada y salida) estan montados lo suficientemente cerca de forma que el resistor de referencia RS puede ser soportado con conexiones cortas directamente entre los terminales centrales de los conectores. R2 esta montado en angulo recto con RS, y un apantallamiento se usa entre estos dos componentes y el resto.

RS= 50 ohm 10W (debe ser lo mas cercana a 50 ohm, puede estar entre 47 y 53 tranquilamente)

R1=R2= 50 ohm 10W (deben ser iguales entre si, aunque no sean exactamente 50 ohm. Importa la igualdad y no el valor real).

R3= Debe ser un preset, ajustable, ese calibra las lecturas.

R4= Potenciometro, 50 Kiloohm o cercano. No es crítico. Debe ser los de volumen (log), pero andan los otros también (lin).

R5=R6= 47 kiloohm 1/2 watt. No criticas.

Capacitores de cerámica, si es posible de mica-plata. Valor 5 nanofaradios= 5000 picofaradios. No críticos, vienen de 4,7 en realidad, no de 5.

D1=D2=1N34, 1N270, 1N60, 1N4148. (en ese orden de prioridad)

J1=J2= conectores SO239, hembra para coaxial. J1 es el que va al equipo QRP. Si vas a poner el acoplador en la misma caja, obvias J2 y lo conectas a la entrada del acoplador. Luego pones J2 en la salida del acoplador.

M1= microamperímetro de 0 a 100 microampere. Se puede sacar de un tester de agujas de los baratos.

Los dos resistores de 47 kiloohm, R5 y R6 de la figura 5 son multiplicadores voltimetricos para el microamperimetro de 100 microamperes a fondo de escala usado como indicador. Esta es suficiente resistencia como para hacer el voltimetro lineal de forma que ninguna curva de calibracion de tension es necesaria. Estos significa que la lectura del instrumento es directamente proporcional a la tension de RF. D1 es el rectificador para la tensión reflejada y D2 para la incidente. Debido a la diferencia en la manufacturación de diodos y resistencias, las leturas pueden diferir ligeramente con los dos multiplicadores de igual valor nominal de resistencia, por ello, un resistor de corrección R3 se ha incluido en el circuito. Este resistor se debe elegir de tal manera que que la lectura del instrumento sea la misma con el interruptor S1 en ambas posiciones, cuando se aplica RF al puente con la salida del mismo sin carga (abierta). En este instrumento el valor es de 1000 ohm pero puede ser diferente, incluso puede tener que ponerse en serie en el otro brazo del puente. Esto se debe determinar experimentalmente.

El valor de R1 y R2 no es crítico pero deben ser lo mas parecidas posibles entre si, alrededor de 1 a 2% de diferencia si es posible. RS se debe mantener tan cerca como sea posible al valor de impedancia característica Zo de la línea que se use (50ohm, o 75 ohm). Seleccione el resistor midiéndolo con un puente preciso si tiene uno.

R4 se utiliza para ajustar la lectura de tension directa a fondo de escala según el procedimiento detallado mas abajo. Su uso no es esencial pero ofrece una alternativa conveniente para ajustar exactamente la tension de RF de entrada.

Figura 6

PRUEBAS

Mida los valores de R1, R2 y RS con un multimetro digital confiable luego de completar el cableado. Esto asegurara que sus valores no han cambiado con el calor de la soldadura. Desconecte un lado del miroamperimetro y deje los terminales de entrada y salida sin conectar durante estas mediciones para evitar que las mediciones se vean afectadas por los rectificadores.

Compruebe los dos circuitos voltimetricos como se describió arriba aplicando suficiente tensión de RF (aprox 10V) en los terminales de entrada para dar una lectura de escala completa con los terminales de salida abiertos. De ser necesario, variar el valor de R3 hasta lograr la misma indicación con S1 en cualquiera de las dos posiciones.

Con J2 abierto, ajuste la entrada de RF y R4 para lograr una deflexion total del instrumento con S1 en la posición de medición incidente. Luego cambie S1 a la posición de medición reflejada. La medición debe mantenerse a plena escala. Luego, ponga en cortocircuito J2, cambie el interruptor a medición de incidente y reajuste R4 para medición a plena escala de ser necesario. Pasar S1 a la posición de medición reflejada manteniendo J2 en corto. Nuevamente la medición debe mantenerse a plena escala, como recién. Si las lecturas difieren, R1 y R2 no deben ser iguales o bien existe acoplamiento parásito entre los brazos del puente. Para lograr mediciones de ROE precisas se debe leer a fondo de escala tanto en la posición incidente o reflejada, para el corto y para el abierto (que representan ROE infinita) cuando se ha ajustado R4 a fondo de escala en posición incidente.

El circuito debe pasar todas estas pruebas en las frecuencias a ser utilizado. Es suficiente con probarlo en los extremos, ejemplo en 3,5 y 28 Mhz.

Si R1 y R2 están pobremente apareadas, pero la construcción del puente es buena en los demás aspectos, las discrepancias en las mediciones serán bastante parecidas en cualquier frecuencia. Una diferencia en el comportamiento a baja y alta frecuencia puede ser atribuida a acoplamiento parasito entre los brazos del puente, o a inductancia/capacitancia parásita en los brazos.

Para probar el balance del puente, aplique RF y ajuste R4 para fondo de escala con J2 abierto. Luego conecte un resistor idéntico a RS (debe estar cercano al 1 o 2%) a los terminales J2 usando las conexiones más cortas posibles. Es conveniente montar el resistor de prueba dentro de un conector PL259, para minimizar la inductancia parásita. Cuando se conecta este resistor de prueba, la lectura de reflejada debe caer a nulo. La medición incidente debe ser retocada por medio de R4 de ser necesario, pasando S1 a posición incidente y luego pasando a reflejada para medir. La tensión reflejada debe ser nula en cualquier frecuencia del rango en que será utilizado el instrumento. Si se obtiene un buen nulo a baja frecuencia pero se muestra una lectura residual en alta frecuencia el problema puede ser inductancia parásita en el resistor de prueba o bien acoplamientos parásitos entre los brazos del puente.

Si por el contrario, la lectura reflejada es constante, cercana pero no igual a cero, en todo el rango de frecuencias, el problema es que los resistores del puente están pobremente apareados. Ambos efectos pueden presentarse simultáneamente. Se debe asegurar un buen funcionamiento del puente a todas las frecuencias de interés antes de usarlo para las mediciones.

USO DEL PUENTE

Se debe limitar la potencia de entrada de RF a unos pocos watts debido al poder de disipación de las resistencias del puente. Para hacer las mediciones conecte la carga desconocida (antena) al conector J2 y aplique suficiente tensión de RF (del transisor) al conector J1 para que indique fondo de escala en lectura de potencia incidente. Ajuste R4 para que el instrumento indique exactamente a fondo de escala. Luego cambie la posición de S1 a lectura reflejada y anote la medición de la escala. La ROE se calcula con la siguiente formula.

ROE=(Dir + Ref)/(Dir – Ref)

ejemplo:

Fondo de escala es 100 y lectura reflejada es 20, entonces la ROE es:

ROE= (100+20)/(100-20)=120/80=1.5

En vez de calcular la ROE se puede usar un gráfico que asocia la lectura incidente y reflejada.

Figura 8

Parte 2: Realización práctica del medidor de ROE según artículo parte 1.

Muy pronto....

Enlaces utiles:

http://ludens.cl/Electron/swr/swr.html

http://ea4nz.ure.es/swrmeter/swrmeter.html

http://f1frv.free.fr/main3h_SWR_Bridges.html

http://www.qsl.net/zl1an/Downloads/Bruene_explanation_V13.pdf

http://k6jca.blogspot.com.ar/2015/01/notes-on-directional-couplers-for-hf.html

http://www.giangrandi.ch/electronics/tandemmatch/tandemmatch.shtml

http://www.g3ynh.info/zdocs/bridges/index.html

http://zs6rsh.blogspot.com.ar/2013/10/dan-tayloe-n7ves-swr-led-bridge-from.html