Rosmetro - Watmetro
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CHE COS'È IL ROSMETRO
Il miglior funzionamento di qualsiasi trasmettitore dipende, in massima parte, dall'adattamento di impedenza fra i vari elementi che compongono la stazione trasmittente: più precisamente fra
l'uscita dell'apparecchio, il cavo e l'antenna. Ma l'adattamento di impedenza, anche se inizialmente corretto, può subire delle variazioni col passare del tempo e necessita quindi di un costante
controllo, che si ottiene con un semplice accessorio: il rosmetro.
Rosmetro significa esattamente: misuratore del Rapporto di Onde Stazionarie. Esso è pure conosciuto con il termine equivalente inglese SWR-meter
(Standing Wave Ratio). Dunque il rosmetro è uno strumento che valuta il ROS. Le onde stazionarie si originano in tutti quei casi in cui non esiste un perfetto adattamento di
impedenza tra la linea di trasmissione, che è rappresentata dal cavo coassiale e il carico, ossia dall'antenna: quando un segnale elettrico, dopo aver attraversato una linea di trasmissione (cavo
coassiale, piattina, ecc.), raggiunge un carico, viene da questo completamente assorbito soltanto se il valore di impedenza del carico è pari a quello della linea di trasmissione. In caso
contrario, parte del segnale ritorna indietro, generando un segnale riflesso che è causa di notevoli inconvenienti come, ad esempio, la distorsione o, peggio, il sovraccarico del generatore che,
nel nostro caso, è rappresentato dal trasmettitore. E questo fenomeno è tanto più evidente quanto maggiore è la discordanza di impedenza tra la linea di trasmissione e il carico. L'onda riflessa
è dunque una forma di energia passiva, che non viene irradiata dall'antenna, ma che va a sovraccaricare il trasmettitore, con il grave pericolo di distruggere i transistor finali. Per la
precisione, il ROS viene espresso tramite la seguente formula:
ROS =energia diretta + energia riflessa /energia diretta - energia riflessa
Schema di principio di un riflettometro
a componenti discreti.
Schema di principio di un riflettometro
a costanti distribuite.
Normalmente il ROS, oltre che venir espresso tramite un numero, per esempio 1,25, viene indicato pure tramite un rapporto, per esempio 1,25: 1, ma il concetto non cambia. In pratica un ROS di 1:1 segnala la presenza di un'antenna perfettamente adattata, mentre un rapporto molto elevato indica disadattamento. In particolare, - (infinito): 1 testimonia la condizione di antenna aperta o in cortocircuito. Nella pratica si rilevano rapporti compresi tra 1:1 e 3:1. In quest'ultimo caso si ha una perdita di potenza del 25%. Dall'apposita tabella è possibile conoscere, con immediatezza, l'entità della potenza trasmessa, in percentuale, in corrispondenza con il rapporto ROS.
ROS |
Pot. trasmessa (%) |
ROS |
Pot. trasmessa (%) |
ROS |
Pot.trasmessa (%) |
1:1 | 100 | 1,6:1 |
94.7 |
2,4:1 |
83.1 |
1,1:1 |
99.8 |
1,7:1 |
93.3 |
2,6:1 |
80.2 |
1,2:1 |
99.2 |
1,8:1 |
91.5 |
2,8:1 |
77.6 |
1,3:1 |
98.3 |
1,9:1 |
90.4 |
3:1 | 75 |
1,4:1 |
97.2 |
2:1 |
88.9 |
||
1,5:1 |
96 |
2,2:1 |
85.9 |
CIRCUITO DEL ROSMETRO
Il circuito del rosmetro, riportato in figura 1,funziona fra 1,6 MHz e 30 MHz, coprendo tutte le bande radiantistiche. Esso deve essere inserito tra il cavo coassiale, proveniente dall'uscita del trasmettitore, e l'antenna trasmittente, che deve essere collegata sul bocchettone contrassegnato con la dicitura USCITA in figura 1. Dunque, il compito di questo circuito non è soltanto quello di valutare il ROS, ma pure l'altro di trasferire l'energia di alta frequenza dall'uscita del TX all'antenna.
Condensatori |
Resistenze |
Varie |
C1= 5pF
|
R1 = 150 -1.500 ohm (vedi testo) |
L1= bobina (vedi testo) |
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In caso di presenza di onde stazionarie, queste vengono prelevate per mezzo di un trasformatore toroidale in ferrite, sul quale sono avvolte 2 spire di filo di rame (L1). Il TOROIDE rimane
infilato sul conduttore centrale del cavo coassiale per trasmissione tipo RG58 o RG8. Il segnale a radiofrequenza, prelevato tramite L1, subisce dapprima il raddrizzamento attraverso il diodo al
germanio DG e poi il livella mento attraverso il condensatore C2. In pratica C2 convoglia a massa la parte di segnale ad alta frequenza contenuta nelle semionde positive presenti a valle del
diodo DG. Alla resistenza R1 è affidato il compito di adattare l'ampiezza del segnale alla potenza del trasmettitore. Il suo valore dovrà essere di 150 ohm, circa, per trasmettitori con potenze
sino a 10 W e di 1.500 ohm per trasmettitori con potenze sino a 100 W.
Il trimmer R2 consente invece di tarare lo strumento, mentre il diodo al silicio D1 e il condensatore C3 svolgono soltanto compiti protettivi nei confronti del microamperometro μA, il
cui valore di fondo-scala può variare fra i 100μA e i 500μA.
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COSTRUZIONE DEL ROSMETRO
La realizzazione pratica del rosmetro, il cui piano costruttivo è riportato in figura 2, deve essere condotta con una certa attenzione, iniziando con l'approntamento della parte meccanica.
Trattandosi di un dispositivo interessato da segnali di alta frequenza, il cablaggio del rosmetro deve essere composto dentro un contenitore metallico, riducendo al minimo la lunghezza dei
terminali.
Il contenitore dovrà essere di lamiera stagnabile, poiché si rende necessario l'inserimento di uno schermo interno, sistemato fra la sezione ad alta frequenza e quella di misura del ROS.
Naturalmente, questo schermo dovrà essere stagnato accuratamente lungo tutti i suoi lati. I connettori di alta frequenza dovranno ovviamente risultare compatibili con quelli del trasmettitore al
quale il rosmetro verrà accoppiato.
L'avvolgimento L1 è formato da 2 spire di filo di rame smaltato del diametro di 0,5 mm. Queste dovranno essere avvolte su un nucleo toroidale di ferrite tipo AMIDON-T50/2 o similare. (figura 3). I terminali dell'avvolgimento raggiungono il circuito di misura attraverso due fori praticati sullo schermo interno, che potrà essere di lamiera o di ottone.
E' assai importante che i due terminali della bobina L1 vengano saldati sui rispettivi ancoraggi della basetta isolante, sistemata nella sezione di misura del dispositivo, secondo un
ordine preciso. Tuttavia, non essendo del tutto semplice una tale spiegazione, ci riserviamo di ritornare sull'argomento in sede di descrizione della taratura del rosmetro. Per ora raccomandiamo
di eseguire un cablaggio con saldature perfette e mantenere i terminali dei conduttori e dei componenti molto corti.
TARATURA
Ultimato il montaggio del rosmetro, è necessario effettuarne la taratura. Per la quale occorre disporre di un carico
fittizio, ossia di un elemento che possa sostituire provvisoriamente l'antenna. Questo può essere ottenuto mediante una resistenza da 50-52 ohm e della potenza di 3 -5 W. Ma poiché potrebbe
essere difficile reperire in commercio una resistenza con tali caratteristiche, consigliamo di utilizzare quattro resistenze di tipo a carbone del valore di 220 ohm ciascuna e della potenza di 1
W. Queste dovranno essere collegate in parallelo in modo da determinare il valore complessivo di 55 ohm - 4 W.
La figura 4 interpreta questo particolare accorgimento, anche se per semplicità di disegno sono state riportate soltanto due resistenze, quelle contrassegnate con i numeri 3-4.
Le quattro resistenze vanno saldate sul bocchettone (part. 1 di figura 4), da una parte e sul conduttore di pezzetto di cavo RG58, privato della calza metallica (part. 2 di figura 4), dall'altra.
Il bocchettone, così composto, va inserito sulla presa d'uscita del rosmetro, che è la presa d'antenna.
A questo punto occorrerà mettere in funzione il trasmettitore ed osservare il comportamento dell'indice del microamperometro, il quale potrà assumere due comportamenti:
1° - Spostamento minimo o nullo
2° - Spostamento a fondo-scala
Nel primo caso, registrando una debolissima indicazione o nessuna indicazione del microamperometro, si dovrà arguire che il trasduttore, cioè la bobina L.1, è stata correttamente inserita nel
circuito.
Nel secondo caso, cioè quando si verifica uno spostamento a fondo-scala dell'indice del microamperometro, occorre dedurre che la bobina L 1 è stata inserita con i terminali invertiti. Pertanto,
basta invertire l'ordine di collegamento dei terminali di L1 per riportare il sistema nella prima condizione, ossia quella esatta del minimo spostamento o dello spostamento nullo dell'indice del
microamperometro.
Fatto ciò, si deve ora disinserire il carico fittizio di 52 ohm, che con il nostro accorgimento delle quattro resistenze collegate in parallelo aveva assunto il valore di 52 ohm, e lo si deve
sostituire con un nuovo carico fittizio di 18 ohm-4W. Ovviamente, anche questa volta, non disponendo di una resistenza con tali caratteristiche, si potrà ricorrere al sistema delle resistenze
collegate in parallelo. Per la precisione 8 resistenze da 150 ohm-1/2 W ciascuna.
Il nuovo carico di 18 ohm risulta disadattato con un ROS pari a 3:1 e ciò significa che, appena inserito sulla presa d'uscita del rosmetro e dopo aver acceso il trasmettitore e premuto il pulsante PTT, occorrerà regolare velocemente il trimmer R2 in modo da ottenere una indicazione del microamperometro a metà scala. Soltanto a questo punto il rosmetro può considerarsi completamente tarato e pronto per essere collegato con il suo vero carico: l'antenna trasmittente.
STRUMENTO INDICATORE
Abbiamo già detto che il tipo di microamperometro adottato per la realizzazione del rosmetro può essere caratterizzato da un fondo-scala variabile fra i 100 μA e i 500 μA; oltre questo valore non è possibile andare. Ad ogni modo, supponendo di utilizzare uno strumento con suddivisione della scala da 0 a 100, sarà facile conoscere il valore del ROS facendo riferimento alla tabella delle corrispondenze tra le posizioni dell'indice del microamperometro e il ROS stesso.
TABELLA CORRISPONDENZE FRA INDICE (uA) E ROS
Posizione indice microamperometro |
ROS |
Posizione indice microamperometro |
ROS |
0 10 20 30 33 1/3 40 50 |
1 :1 1.22 : 1 1.5 : 1 1.85 : 1 2:1 2.33 : 1 3:1 |
60 66 2/3 70 80 90 100 |
4:1 5:1 5.66 : 1 9:1 19 : 1 ∞ |
Si può comporre una nuova scala, già suddivisa in valori di ROS e sostituirla con quella originale del microamperometro.
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Link sull'argomento:
http://digilander.libero.it/hamweb/risorse/rosmetri.pdf