TRABALHO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO E RADIAÇÃO

Tema 2: Medidor de ROE

Aluna: Mariana Afonso Barcelos

As Ondas EstacionáriasConsiderando uma corda no qual uma extremidade se encontra fixa num suporte e a outra ligada numa fonte de ondas

Se a fonte produzir ondas com frequência constante, elas sofrerão reflexão na extremidade fixa e, então ocorrerá uma interferência da onda incidente com a refletida.

Essa onda terá a seguinte forma:

A onda formada terá a forma ora da linha contínua, ora da linha tracejada, formando assim a onda estacionária.

Resumindo: ondas estacionárias são aquelas obtidas pela interferência de duas ondas iguais que se propagam no mesmo meio e em sentidos contrários.

Entende-se por ondas iguais aquelas que possuem mesma frequência, mesma amplitude, mesmo comprimento de onda e mesma velocidade.

Elementos da Onda Estacionária:

V → ventre da onda, ponto de crista ou vale, ponto que sofre interferência construtiva.

N → nó ou nodo da onda, ponto que sofre interferência destrutiva.

A distância entre dois nós ou dois ventres :metade do comprimento de onda (λ/2).

A distância entre um ventre e um nó: quarto do comprimento de onda (λ/4).

Relação de Onda Estacionária

O termo que em inglês Standing Wave Ratio é abreviado por SWR. E em português é abreviado por ROE.

É a relação entre a amplitude de uma onda estacionária em um ponto de máxima e seu ponto seguinte de mínima, considerando uma linha de transmissão.

Por exemplo, um ROE de valor 1.2:1 demonstra que uma máxima amplitude da onda estacionária é 1,2 vezes maior que o valor do mínimo da onda estacionária

O que é um medidor de ROE?Um aparelho que mede a Relação de Ondas

Estacionárias, presente em um sistema

A estacionária elevada pode prejudicar o rendimento do equipamento e até mesmo danificar a saída do mesmo.

Vários fatores podem provocar a mudança da estacionária, como o desajuste da antena , oxidação de cabos e conectores, soldas mal feitas em conexões, umidade no cabo coaxial, etc.

Por que é necessário medir a ROE em antenas?

Para prevenir danos à estação, além de garantir o máximo rendimento do sistema.

Mesmo que se tenha conseguido num primeiro momento uma estacionária ideal (1:1) em determinada antena, essa relação pode mudar ao longo do tempo

É recomendado ter um medidor à disposição e medir a estacionária periodicamente.

Como medir?

Pode ser medida basicamente de duas maneiras:

1. Através de um wattímetro, onde fazemos o cálculo em percentual da potência refletida

2. Através de um medidor da R.O.E com escala direta e própria.

1. Com Wattímetro

Exemplo: Se um wattímetro instalado entre o rádio e a antena, acusar uma potência irradiada de 200 mW e uma potência refletida de 5 mW, a Relação de onda estacionária nesta antena será de 2,5 %

(Para encontrar a ROE : Potência Refletida/Potência Irradiada)

Comparação entre a escala da R.O.E em percentuais:

R.O.E : 1 = 0% , 1.2 = 1% , 1.5 = 4% , 2 = 11% , 3 = 25%, 4 = 36% e 5 = 50%

Classificação:

Até 4% : ótima

Entre 4% e 8% : boa

Entre 8% e 11% : regular

Entre 11% e 18% : ruim

Entre 18% e 25% : péssima.

Esta classificação é válida individualmente por antena, para comparação entre duas ou mais antenas, elas deverão ter o mesmo ganho em db.

2. Com medidor de ROE

Medidores Comerciais:

Estes aparelhos ,são bastante simples e sua precisão é suficientemente boa para permitir que os operadores levem seus equipamentos de transmissão à condição de máximo rendimento.

Medindo potência (PWR):

Inicialmente a chave seletora do instrumento deve ser ajustada para medir potência, ou seja, colocada na posição PWR.

Depois, ajusta-se o potenciômetro de Calibração para a frequência de transmissão, de acordo com a tabela fornecida pelo fabricante do instrumento.

A seguir, acionando-se o transmissor de modo que ele transmita seus sinais, faz-se a leitura do valor da potência diretamente na escala correspondente do instrumento.

Medindo ondas estacionárias (SWR):

Inicialmente, coloque a chave seletora na posição que mede as ondas diretas (SWR-FWD).

Ajuste então o potenciômetro de calibração até obter a indicação de máximo ou ainda o ponto indicado por SET pelo fabricante.

Este ajuste deve ser feito com o transmissor ligado.Passe agora a chave seletora para a posição que mede a onda refletida (SWR).

Basta então ler a porcentagem de onda refletida ou ainda a relação de ondas estacionárias (SWR ou ROE) diretamente na escala correspondente.

Ao fazer a medida deve ser observado o mínimo de potência do transmissor para a frequência correspondente de modo a se conseguir o ajuste do aparelho.

Projetos de medidor de ROE

Circuito Medidor de ROE

A bobina L1 deve ser montada conforme mostra a imagem :

Ela deve ser blindada por uma "caneca" de FI de rádio comum.

O ferrite utilizado nesta bobina pode ser retirado de um balun de FM.

O instrumento é um miliamperímetro ou mesmo um VU aproveitado de algum aparelho de som fora de uso.

Os resistores são todos de 0.5W, os capacitores de mica e o potenciômetro de 220k Ω é do tipo linear.

Exemplo de Circuito Medidor de ROE para PX

O circuito é excitado diretamente pela saída de RF do transmissor

Para saber a onda estacionária basta inverter a chave comutadora e verificar quantos leds ficam acesos. Se apenas o primeiro led ficar aceso, a relação é 1:1.

Com ajuda de um medidor comum pode-se calibrar a escala. Experimentos com este circuito apresentaram 80% de precisão

Todos os componentes são comuns e a alimentação é derivada do próprio equipamento PX de 13,2V.

Medidor de ROE de potências entre 10mW e 144MW.

Todos os resistores em ohms;

Todos os capacitores são 100nF, disco cerâmica;

CR1, CR2 - diodo de germânio 1N34A;

J1, J2 – receptor coaxial para chassi, SO-239;

L1, L2 – ver texto;

M1 – miliamperímetro 1mA;

R1, R2 – 150ohms, 1/2W, carbono, para ponte de 50ohms; 100ohms para ponte de 75ohms;

R4, R5 – 18k, 1/2W;

R6 – 25K;

S1 – chave bipolar 3 posições;

Q1 – transistor pnp qualquer;

Pilha comum de 1,5V.

O aparelho pode ser construído dentro de uma caixa de alumínio 5,5 x 5,5 x 12,5 cm.

A seção da linha de transmissão consta de um condutor interno (um tubo de cobre de 6,3mm de diâmetro externo por 11,6cm de comprimento) e duas chapas de cobre (25,4mm x 12,2cm) que formam o condutor externo.

Estas chapas destinam-se a blindar o conjunto condutor interno, L1 e L2 e são fixados usando os terminais de terra de J1 e J2.

L1 e L2 são pedaços de fios de cobre AWG14 de aprox. 8,5cm.

A separação adequada entre as chapas de cobre, o tubo condutor interno, L1 e L2 é mantida por dois espaçadores especiais de material isolante.

Para medições de ROE pode-se calibrar o aparelho usando cargas resistivas de diversos valores.

A ROE será igual a relação entre a resistência de carga usada e a impedância característica da ponte, ou seu inverso.

Por exemplo, para um resistor de 200ohms teremos uma ROE de 200/50 = 4; uma carga de 15ohms representa uma ROE de 50/15 = 3,3.

Esta calibração se fará sempre com uma valor de R6 fixo (sensibilidade) e as medições posteriores deverão ser feitas para o mesmo nível de potência e posição de R6 usado na calibração da escala.

Exemplos comerciais de Medidores de ROE

Frequência: 26 a 29 MHz

RF Power: 0 -10W / 10 -100W

Escalas de potência: 10/100 W Conector: Tipo PL-259 (SO-239)

Impedância: 50HM

Peso: 330 g

Montando um medidor de ROE

O segredo deste medidor é o sensor, montamos de três formas :

1. Com flat cable de 5 vias, sendo as 3 centrais unidas para conduzir a RF e as duas laterais para a linha de acoplamento indutivo / capacitivo.

2.Com flat cable enrolado em uma forma de 10mm de diâmetro (3 espiras), para aumentar a sensibilidade do medidor e medir

Com placa de cobreada virgem

A sensibilidade pode ser melhorada substituindo os diodos 1N4148 por diodos de germânio 1N60 por exemplo ou por diodos schottky por exemplo BAT45.

O medidor (micro amperímetro) usado foi de 150µA, outros valores até 500µA poderão ser usados. Também pode ser usado um medidor externo (multímetro), neste caso uma tabela poderá ser impressa para facilitar as leituras.

O calculo do Valor de Referencia

Valor de referencia = (Voltagem Incidente + Voltagem Refletida) / (Voltagem Incidente - Voltagem Refletida)

A medida SWR fica sendo escrita como "Valor de Referencia" : 1