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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Amperometro ad alta frequenza per lunghezze d'onda corte. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Durante l'installazione o il collaudo delle apparecchiature, gli operatori a onde corte spesso devono misurare la corrente ad alta frequenza. I radioamatori di solito non dispongono di strumenti standard per tali misurazioni. È facile misurare la tensione ad alta frequenza (diodo, condensatore, indicatore). Non ci sono problemi con la misurazione della tensione nei dispositivi. C'è un alloggiamento contro il quale vengono misurate tutte le tensioni. Inoltre, i fili che collegano i punti di misurazione al voltmetro RF sono solitamente così corti (in termini di lunghezza d'onda della tensione misurata λ) da non avere quasi alcun effetto sul dispositivo in prova. Ma nella tecnologia delle antenne le cose sono più complicate. In primo luogo, le antenne spesso non hanno alcuna massa (ad esempio, antenne simmetriche). In secondo luogo, anche se è presente una terra (ad esempio, un GP o un dipolo accoppiato a Y), i puntali sono inaccettabilmente lunghi. Immagina come sarebbe provare a misurare la tensione al centro del GP: dopo tutto, dovresti tirare un filo da questo punto alla base del pin! Di fatto diventano parte dell'antenna, modificandone il funzionamento e la distribuzione della tensione a tal punto che la precisione e il valore di tali misurazioni sono molto bassi. Per studiare e misurare ciò che accade nei conduttori dell'antenna, è necessario un amperometro RF. A differenza di un voltmetro, è collegato in un punto, il che significa che non ha lunghi fili di misurazione che distorcono la misurazione. La base dell'amperometro RF è il sensore di corrente. Questo è uno speciale trasformatore HF su un nucleo magnetico ad anello di ferrite. L'avvolgimento primario di questo trasformatore è il filo in cui misuriamo la corrente. L'avvolgimento secondario è costituito da diverse dozzine di spire caricate su un resistore a bassa resistenza. Mostrato nella fig. 1 trasformatore di corrente funziona in questo modo. La corrente nel filo misurato attraverso il nucleo magnetico induce una corrente nell'avvolgimento secondario, che sarà inferiore alla corrente nel circuito primario in relazione al numero di spire degli avvolgimenti. Ad esempio, se il rapporto tra il numero di giri di avvolgimento è 20 (come nel nostro dispositivo), sarà 20 volte inferiore. Questa corrente che scorre attraverso il resistore di carico creerà una caduta di tensione RF ai suoi capi. Quest'ultimo può già essere misurato con qualsiasi voltmetro RF (ci sono due punti di misurazione: le uscite dell'avvolgimento secondario): dal diodo rivelatore all'analizzatore di spettro o ricevitore.
Se viene selezionata la resistenza del resistore di carico R, ad esempio 50 Ohm, con una corrente IRin nell'avvolgimento primario della tensione del trasformatore UO (sul suo avvolgimento secondario ci sarà Uvyx=( ioRin/20)*50=2,5Iвx. La resistenza di 50 Ohm come carico non è stata scelta a caso, ma per poter utilizzare un ricevitore o un analizzatore di spettro come misuratore di tensione RF (misurando correnti RF molto piccole). Il rapporto N del numero di spire degli avvolgimenti, cioè il numero di spire dell'avvolgimento secondario (il primario ha sempre una spira), è stato scelto per ragioni di compromesso. Da un lato, minore è il numero di spire dell'avvolgimento secondario, maggiore sarà la larghezza del trasformatore. D'altra parte, maggiore è N, minore è la resistenza introdotta nel filo misurato e minore è l'influenza del nostro trasformatore sul filo misurato. La resistenza introdotta è pari a R/N2, cioè nel nostro caso 50/202=0,125 Ohm. Pertanto, la resistenza di ingresso attiva del nostro amperometro RF è 0,125 Ohm, che è accettabile per la maggior parte delle misurazioni. Abbiamo bisogno di un dispositivo di misurazione, non di un "misuratore di spettacolo". Per fare ciò, è necessario che il nucleo magnetico possa funzionare in una determinata banda (cioè la ferrite non deve essere a frequenza troppo bassa) e non saturarsi con correnti significative nel filo misurato (cioè le dimensioni del nucleo magnetico deve essere sufficientemente grande). Inoltre, il nucleo magnetico deve essere diviso in due metà e il suo telaio deve essere bloccato. Senza questo, sarà quasi impossibile utilizzare il dispositivo: non passerai ogni volta l'inizio del filo da misurare attraverso il circuito magnetico e sposterai quest'ultimo fino al punto di misurazione. E ultimo (ma non meno importante) requisito per il nucleo magnetico di un trasformatore di corrente: il foro deve essere grande per poter misurare la corrente nelle trecce di cavi spessi. Sulla base di quanto sopra è stato scelto un nucleo magnetico 28A3851-0A2 con dimensioni di 30x30x33 mm e un foro di diametro 13 mm. Si tratta di un nucleo magnetico in ferrite a scatto con soppressione del rumore con una permeabilità iniziale di circa 300 ad una frequenza di 25 MHz. Molto probabilmente, saranno adatti molti altri nuclei magnetici simili nello scopo. Avvolgiamo 20 giri di filo di montaggio sottile sul nucleo magnetico (Fig. 2) e proteggiamo l'avvolgimento secondario con un tubo termorestringente (Fig. 3).
Lo colleghiamo ad una piccola asta dielettrica (20...30 cm) con un connettore coassiale per strumenti all'estremità inferiore. Dal connettore all'avvolgimento secondario nell'asta passiamo un sottile cavo coassiale con un'impedenza caratteristica di 50 Ohm. Ora puoi verificare la qualità del trasformatore di corrente prodotto. Per fare ciò effettueremo le misurazioni secondo lo schema mostrato in Fig. 4.
Stimiamo il coefficiente di trasferimento atteso. La corrente attraverso R1 è URin/R1. Sostituendo questo con IRin nella formula precedente, otteniamo UO=URin/ 20. Cioè, il coefficiente di trasmissione di tale circuito sarà 1/20 o -26 dB. Questo è quando il trasformatore funziona perfettamente. Confrontiamo questo valore calcolato con la pratica. I risultati della misurazione nella banda 0,3...30 MHz sono mostrati in Fig. 5.
Si può vedere che la differenza tra il coefficiente di trasmissione e quello calcolato è inferiore a 0,9 dB, ovvero il trasformatore si è rivelato un sensore di misurazione molto preciso. E non possiamo garantire che il calo della risposta in frequenza sul bordo HF sia associato alle proprietà della ferrite e non all'effettivo calo di corrente attraverso il trasformatore. Il fatto è che il filo che passa attraverso il trasformatore ha un'induttanza diversa da zero, che aumenta l'impedenza di carico, provocando un leggero aumento dell'SWR risultante (raggiungendo 1,1 a una frequenza di 30 MHz) e una diminuzione della corrente di carico. Ed è molto probabile che il calo nel grafico sulla risposta in frequenza mostri semplicemente la verità: la corrente nel carico HF sta diminuendo. In ogni caso è chiaro che la precisione della misura è molto elevata (errore inferiore a 1 dB) nella banda di frequenza da 0,3 a 30 MHz. Il trasformatore di corrente sopra descritto è utilizzato in due versioni. In primo luogo, per il funzionamento autonomo (ad esempio, sul tetto per misurare la corrente nelle antenne e studiarne la distribuzione, o per cercare su quali cavi di una stazione radio si diffonde la corrente di modo comune dal trasmettitore), un rilevatore a diodi con una resistenza di ingresso di 50 Ohm con un interruttore per i limiti di misura e un interruttore è collegato al dispositivo trasformatore. Ad esempio, come mostrato in Fig. 6.
I resistori R3-R6 vengono selezionati in base alla sensibilità dello strumento puntatore utilizzando il seguente metodo. Quando l'interruttore SA1 è impostato su "10 A", applichiamo una tensione costante di 25 V dalla fonte di alimentazione all'ingresso del dispositivo e, selezionando il resistore R6, impostiamo la deviazione di fondo scala. Questo deve essere fatto rapidamente, i resistori R1 e R2 diventano molto caldi. Al limite di "3 A" facciamo lo stesso con una tensione di 7,5 V selezionando il resistore R5, al limite di "1 A" - con una tensione di 2,5 V selezioniamo il resistore R4, al limite di "0,3 A " - con una tensione di 0,75, 3 V selezionare il resistore RXNUMX. Il risultato è un comodo amperometro RF autonomo con il quale è possibile esaminare quasi tutte le antenne. Quasi perché la resistenza di qualsiasi amperometro dovrebbe essere molte volte inferiore alla resistenza del circuito da misurare. Pertanto, utilizzare questo amperometro RF in luoghi in cui la resistenza è inferiore a pochi ohm (loop di cortocircuito, telai magnetici, antenne accorciate) non è esattamente impossibile, ma non è saggio. Accendere l'amperometro in tali luoghi causerà un notevole cambiamento nella corrente e non ne conoscerai il vero valore. Per misurare piccole correnti (ad esempio, correnti spurie di interferenza di modo comune in vari fili e cavi), collegare l'ingresso da 50 ohm del ricevitore o dell'analizzatore di spettro al trasformatore. Ad esempio, nella Fig. La Figura 7 mostra quali segnali sono presenti nel cavo di alimentazione della prolunga a cui sono collegati il computer, il monitor e l'oscilloscopio digitale (anche, in linea di principio, un computer). È allo studio la banda amatoriale dei 160 metri da 1,8 a 2 MHz.
Solo tre alimentatori switching danno un quadro così triste. Inoltre, questi sono anche buoni alimentatori che soddisfano gli standard sulle radiazioni diffuse. Ciò, tuttavia, non esclude il fatto che possano interferire con la ricezione DX. Il sensore di corrente RF descritto ti aiuterà a trovare i cavi e i dispositivi più problematici in termini di emissioni di interferenze. Autore: I.Goncharenko
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