L'article décrit les méthodes de mesure du ROS et de l'impédance de l'antenne ainsi que les problèmes qui y sont associés. Il convient toutefois de noter d’emblée qu’une éventuelle personne intéressée par la construction ne peut se passer de connaissances de base en programmation, qu’il s’agisse d’un PC ou d’un microprocesseur. La simplicité du matériel est compensée par des calculs mathématiques plus complexes.
Vous lirez dans l'article
1. Principe de base
Seules les méthodes en pont sont utilisées pour mesurer une quantité complexe telle que l'impédance de l'antenne. Ceux-ci fonctionnent avec une précision suffisante et, avec une conception appropriée, peuvent traiter une large gamme de fréquences jusqu'au GHz. Un inconvénient partiel est la nécessité d'être alimenté par un générateur de fréquence de mesure avec des exigences relativement strictes en matière de pureté spectrale et de puissance considérable. La méthode du pont elle-même permet différents types de mesures non seulement sur les antennes mais également sur les lignes et les lignes d'alimentation. Un pont de ce type est également utilisé dans le dispositif bien connu MFJ259. La connexion est trivialement simple :
Après avoir connecté le générateur, réglé la fréquence souhaitée et connecté la charge complexe (antenne), le pont fournit trois informations de tension, suffisantes pour calculer l'impédance et PSV (SWR). Dans la description suivante, nous nous en tiendrons à cette notation :
FWR…..la moitié de la tension du générateur de fréquence de mesure
RÉF…..tension différentielle dans la diagonale du pont caractérisant le PSV
VZA…..tension sur la charge mesurée de nature complexe
2. Mise en œuvre pratique
En raison de la non-linéarité des diodes dans le domaine du redressement des petites tensions utilisées comme détecteurs, il est nécessaire de compenser au moins partiellement cette non-linéarité et d'amplifier les tensions de sortie à un niveau suffisant pour les besoins de mesure. L'amplificateur compensateur d'un canal est illustré dans la figure suivante :
Chacune des sorties du pont possède son propre amplificateur. Dans la version pratique, nous fixerons le même gain de chaque branche avec la résistance R2. La diode D1 doit être du même type que celle utilisée dans le pont. Les plus adaptées sont les diodes Shotky avec des propriétés ZERO BIAS conçues spécifiquement pour détecter de petites tensions, par ex. 1PS79B62 (Philips) convient jusqu'à GHz, mais jusqu'à 500 MHz leur sélection est plus que riche... Les types triples conviennent très bien, par ex. HSMP-386L d'Agilent, mais de nombreux fabricants les fabriquent. Les amplis opérationnels sont de type RAIL à RAIL avec une seule alimentation, ceux-ci sont également bénis.
Les résistances du pont R1, R2 et R3 doivent être non inductives, par ex. 1206, mais les TR191 sans bornes filaires, utilisables jusqu'à plusieurs GHz, conviennent également très bien. La valeur absolue n'a pas d'importance, l'important est qu'elles aient la même valeur, qui est ensuite incluse dans le calcul comme réception.
3. Générateur de fréquence de mesure
N'importe quel générateur de la gamme de fréquences souhaitée avec une puissance suffisante d'au moins 20 dBm et une faible distorsion peut être utilisé. Les oscillateurs LC courants conviennent, jusqu'à 500 MHz il est possible de réaliser un générateur de mixage sans problème. L'exemple suivant montre une solution possible pour la région des ondes courtes. Sur Internet, vous pouvez rechercher un schéma détaillé de l'analyseur KV sous le nom RAINBOW, d'où est extrait le schéma suivant :
Les pièces utilisées sont tout à fait normales. Vous n'avez même pas besoin de régler et de régler tous les transformateurs d'impédance et les filtres passe-bas à large bande. entreprise américaine Artisanat en bobines http://www.Artisanat en bobines.com/ il a tout cela dans son programme de production, et il l'envoie également gratuitement dans une telle république bananière - il suffit de remplir le formulaire et de discuter un peu en anglais. Au moins, ça marche pour moi depuis environ deux ans maintenant...
Une solution de générateur élégante pour la région KV jusqu'à 50 MHz utilise un circuit DDS, qui est une synthèse de fréquence directe. L'implication avec l'OI de l'entreprise est généralisée Analog Devices typ AD9851 dont un exemple raffiné se trouve dans l’image suivante. En règle générale, le circuit est contrôlé par un microprocesseur, ce qui constitue une solution appropriée car, entre autres choses, la mesure de la fréquence ne pose aucun problème - le mot de programmation correspond à la fréquence, qui peut être facilement affichée. Une solution similaire a déjà été décrite dans RŽ 3/98.
Il faut dire que l'entreprise produit également des circuits DDS plus puissants fonctionnant à des fréquences bien plus élevées. Ceux-ci sont moins adaptés à un usage amateur (nombreuses pattes, petits boîtiers) et sont très chers. En plus de l'AD, certains de ces circuits sont également produits par la société HP, mais pour les amateurs sans grande importance.
4. Propre calcul
Le calcul est effectué en unités absolues - Volts, Ohms, Farads et Henrys - les formules suivantes sont donc compilées. Nous supposons que l'appareil de mesure nous montre de vraies tensions des trois quantités et le générateur délivre une fréquence Fx de 20 dBm (100 mW/2,2 V/50 Ohm) spectralement pure comme « la parole de Dieu... » :
Rapport d'onde stationnaire - PSV , il faut vérifier les valeurs limites REF, pour lesquelles cela ne sert à rien de poursuivre le calcul, car le PSV serait trop élevé :
PSV = (1 + P) / (1 – P)
Détermination du caractère d'impédance :
- Augmenter la fréquence du générateur Effets par une petite valeur
- Recalculer la valeur de l'impédance caractéristique Z1 = (Rx * VZA) / (FWD – VZA)
- Si Z1 > Zo alors l'impédance est de nature inductive L
- Si Z1 < Zo alors l'impédance est de nature capacitive C
Si vous décidez de construire un tel analyseur et d'utiliser un microprocesseur avec des convertisseurs de tension pour le calcul, par ex. PIC… ou AWR… Je recommande les types 10 bits. Réglez ensuite la plage de référence du convertisseur AD à 2,5V et lors de la programmation, n'oubliez pas de réaliser que la valeur du bit lu de la tension mesurée dans le registre est "loin de la vraie..." et doit être convertie en une valeur réelle :
5. Élimination des erreurs de mesure
Comme le montrent les calculs précédents, une partie importante de l'erreur dans le calcul de l'impédance est due à des inexactitudes dans la détermination du PSV. Cela est compréhensible car à de faibles valeurs PSV, la tension REF mesurée se situe dans la zone de la partie la plus non linéaire de la caractéristique de la diode, qui ne peut pas être compensée, et ainsi l'erreur est transférée au calcul de la partie réelle et imaginaire de l'impédance. Dans des conditions extrêmes, l'erreur peut dépasser 15 à 20 %, ce qui invalide les résultats de mesure.
Heureusement, il existe une solution élégante pour déterminer le PSV à l'aide de circuits spécialisés de type société MAXIM-DALLAS. MAX2016. Obvod je tvorený dvoma logaritmickými detektormi pracujúcimi v rozsahu kmitočtom od LF až do 2,5 GHz a s dynamickým rozsahom až 80 dB. Podrobný popis a použitie obvodu nájde záujemca na Maxim-IC.com où sa dá stiahnuť datasheet. Jeho veľkou nevýhodou pre amatérske použitie je puzdro QFN-28 o rozmeroch 5x5mm, ktoré sa dá zaletovať len technológiu povrchovej montáže. Uvediem preto len principiálne zapojenie pre meranie PSV a s tým súvisiace výpočty hlavne pre tých, ktorý nevedia anglicky.
Smerová väzba (vytvorená napr. vedením plošného spoja) je pripojená na vstupy logaritmických detektorov. Výstup SortieD je výstupom vnútorného diferenciálneho zosilňovača, ktorého vstupy merajú rozdielové napätie výstupov logaritmických detektorov. Vlastný výpočet je v princípe jednoduchý. Najskôr sa vypočítajú straty odrazom RL en dB (La mesure PSV est rarement utilisée dans la pratique professionnelle, l'expression des pertes par réflexion en dB prévaut) :
VoutD……Tension différentielle convertie en valeur absolue en [V]
Vcentre….Tension de sortie moyenne OutD, généralement 1 V pour R1 = 0, comme le montre le graphique ci-joint
Pente……Biais de transfert mV/dB, typiquement 25 mV/dB pour R1 = 0
La valeur PSV est simplement calculée à partir des pertes par réflexion exprimées en dB :
PSV = (1 + P) / (1 – P)
Logaritmické detektory použiteľné pre tento účel vyrába aj Analolog Devices napr. AD8362, alebo typ AD8364 veľmi podobný MAX2016 ale v ešte „nepodarenejšom“ 32 vývodovom puzdre o rozmeroch 5x5mm. Všetky tieto obvody sa dajú použiť na meranie zisku, výkonu na reálnej záťaži, ako citlivý merač RSSI pre smerovanie a nastavovanie antén a pod.
Aujourd'hui, toute entreprise plus sérieuse offre à ses clients une assistance technique étendue, y compris le développement d'applications des circuits intégrés proposés, et des meilleurs, ainsi que le service de livraison d'ÉCHANTILLONS GRATUITS. Malheureusement, AD n’en fait pas partie, tout comme ceux qui sont représentés dans les pays post-communistes.
Firma DALAS-MAXIM vyrába aj Autre typy logaritmických detektorov jeden z nich MAX2015 je na obrázku vľavo v zapojení ako citlivý detektor RSSI. Ide o jednokanálový typ z vysokou citlivosťou -65dBm až +5dBm (citlivosť 0.125mV/50 Ohm) v kmitočtovom rozsahu 0,1 až 2,5 GHz. Je umiestnený v CMS Les boîtiers 8uMAX, plus adaptés à un usage amateur.
Dans le catalogue de l'entreprise, nous pouvons trouver de nombreux autres circuits intéressants pour les radioamateurs, comme le MAX2620 qui est un oscillateur LC jusqu'à 1050 MHz, du découplage, des amplificateurs à large bande, etc. Il est dommage que la plupart des plus intéressants soient dans des boîtiers SMD miniatures, ce qui complique l'utilisation amateur. Malheureusement, c'est la tendance mondiale, et peut-être que dans 10 à 15 ans, seuls certains de ceux nés plus tôt connaîtront la partie discrète...
Mais le meilleur, c'est qu'ils envoient généralement GRATUITEMENT deux pièces de chaque type sélectionné, donc cela vaut vraiment la peine de visiter leur site même s'ils ont changé la structure au cours des derniers mois et depuis lors, je n'ai pas pu obtenir de COMMANDE D'ÉCHANTILLON GRATUITE... mais peut-être que c'est juste le nouveau service d'expédition, pas parfaitement adapté.
6. Mesurer ou modéliser des antennes ?
... c'est la question. Si l’on considère la bande KV, la mesure n’est même pas très importante. Programmes de modélisation modernes tels que MMANA, NEC-2, EZNEC, NEC WIN+ et autres nous serviront aussi bien que analyseur d'antenne. De plus, sans les efforts et les coûts de fabrication, alors que l'erreur sur laquelle nous pouvons compter est pratiquement négligeable, et nous « effectuons » les réglages de l'antenne confortablement chez nous à table. Nous n'avons pas besoin de « sauter » le singe en grimpant sur les toits.
La situation avec la modélisation dans les bandes de 2 m et 70 cm est similaire, sinon meilleure. La précision de la mesure matérielle diminue légèrement avec l'augmentation de la fréquence, tandis que la modélisation mathématique (quel que soit l'algorithme MININEC, NEC2 ou NEC4 utilisé, il s'agit toujours d'une méthode momentanée et les différents types ne diffèrent fondamentalement que par le confort de l'opérateur) donne des résultats étonnamment précis jusqu'à environ 500 MHz.
Si nous avons l'intention de modéliser des antennes autres que Yagi, verticales ou fils - par ex. paraboles ou hélicoïdales - il est plus avantageux d'utiliser un programme fonctionnant avec l'algorithme NEC, qui modélise les surfaces planes ou géométriques comme des structures intégrales, tandis que l'ancien algorithme MININEC (utilisé par MMANA) calcule ces structures comme des primitives individuelles, ce qui augmente considérablement le temps de calcul. À propos, ceux qui s'intéressent à la modélisation d'antennes seront bien servis par les archives non officielles du Code électromagnétique numérique (NEC).
La situation aux hautes fréquences est différente. Les prix des appareils de mesure atteignent des sommets astronomiques, mais même les programmes de modélisation ne sont pas vraiment bon marché... Parmi les plus connus, je cite GENESYS, HFSS92, ZELAND, MAXWELL_SV9 et bien d'autres, dont les possibilités dépassent les besoins des radioamateurs les plus exigeants. Ils peuvent également modéliser des structures qui ne peuvent pratiquement pas être mesurées d'aucune manière, et de nombreuses solutions techniques ne seraient pas possibles à mettre en œuvre sans ces programmes !
Et donc, cher ami, c’est à vous de trouver la réponse à la question. Mesure ou modèle… ?
(C)2006 Ivan Urda, OM7UR