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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Amperímetro de alta frecuencia para ondas cortas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Para las ondas cortas, al configurar o probar equipos, a menudo se vuelve necesario medir la corriente de alta frecuencia. Un radioaficionado generalmente no tiene instrumentos estándar para tales mediciones. Es fácil medir el voltaje de alta frecuencia (diodo, capacitor, indicador). No hay problemas con la medición de voltaje en dispositivos. Hay una carcasa contra la cual se miden todos los voltajes. Y los cables desde los puntos de medición hasta el voltímetro de RF suelen ser tan cortos (en términos de la longitud de onda del voltaje medido λ) que apenas afectan al dispositivo bajo prueba. Pero en la tecnología de antenas es más difícil. Primero, las antenas a menudo no tienen "tierra" (por ejemplo, antenas simétricas). En segundo lugar, incluso si hay una conexión a tierra (por ejemplo, un dipolo GP o Y-matched), los cables de prueba son inaceptablemente largos. Imagínese cómo sería tratar de medir el voltaje en el medio del GP: después de todo, desde este punto hasta la base del pin, ¡tendrá que tirar de un cable! De hecho, se convierten en parte de la antena, cambiando tanto su funcionamiento y distribución de voltaje que la precisión y el valor de tales mediciones son muy bajos. Para estudiar y medir lo que sucede en los conductores de la antena, necesita un amperímetro de RF. A diferencia de un voltímetro, está conectado en un punto, lo que significa que no tiene cables de medición largos que distorsionan la medición. La base del amperímetro de RF es el sensor de corriente. Este es un transformador especial de alta frecuencia en un núcleo magnético de anillo de ferrita. El devanado primario de este transformador es el cable en el que medimos la corriente. El devanado secundario consta de varias decenas de vueltas cargadas en una resistencia de baja resistencia. Mostrado en la fig. 1 transformador de corriente funciona así. La corriente en el hilo medido a través del circuito magnético induce una corriente en el devanado secundario, que será menor que la corriente en el circuito primario en relación al número de vueltas de los devanados. Por ejemplo, con una relación del número de vueltas de los devanados de 20 (como en nuestro dispositivo), será 20 veces menor. Esta corriente, que fluye a través de la resistencia de carga, creará una caída de voltaje de RF a través de ella. Este último ya se puede medir con cualquier voltímetro de RF (hay dos puntos de medición: las salidas del devanado secundario): desde el diodo detector hasta el analizador de espectro o receptor.
Si se elige la resistencia de la resistencia de carga R, por ejemplo, 50 Ohm, a una corriente Ien en el devanado primario de la tensión del transformador UO (en su devanado secundario habrá UVyx=( yoen/20)*50=2,5Iinx. La resistencia de 50 Ohm no se eligió por casualidad como carga, sino para poder utilizar un receptor o un analizador de espectro como medidor de voltaje de RF (medida de corrientes de RF muy pequeñas). La relación N del número de vueltas de los devanados, es decir, el número de vueltas del devanado secundario (el primario siempre tiene una vuelta), se elige a partir de consideraciones de compromiso. Por un lado, cuantas menos vueltas haya en el devanado secundario, más ancho será el transformador. Por otro lado, cuanto mayor es N, menos resistencia se introduce en el cable medido y menos influencia de nuestro transformador en el cable medido. La resistencia de inserción es igual a R/N2, es decir, en nuestro caso 50/202\u0,125d 0,125 ohmios. Por lo tanto, la resistencia de entrada activa de nuestro amperímetro de RF es de XNUMX ohmios, lo que es aceptable para la mayoría de las mediciones. Necesitamos un dispositivo de medición, no un "medidor de pantalla". Para ello, es necesario que el circuito magnético pueda trabajar en una banda dada (es decir, la ferrita no debe ser de muy baja frecuencia) y no saturar a corrientes significativas en el hilo medido (es decir, las dimensiones del circuito magnético deben ser lo suficientemente grande). Además, el circuito magnético debe dividirse en dos mitades y su marco debe encajar a presión. Sin esto, será casi imposible usar el dispositivo: no siempre pasará el comienzo del cable medido a través del circuito magnético y moverá este último al punto de medición. Y el último (por mención, pero no por importancia) requisito para el circuito magnético de un transformador de corriente: el orificio debe ser grande para poder medir la corriente en las trenzas de cables gruesos. En base a lo anterior, se eligió el circuito magnético 28A3851-0A2 con dimensiones de 30x30x33 mm y un orificio de 13 mm de diámetro. Este es un circuito magnético a presión que suprime las interferencias hecho de ferrita con una permeabilidad magnética inicial de alrededor de 300 a una frecuencia de 25 MHz. Lo más probable es que sirvan muchos otros núcleos magnéticos de propósito similar. Enrollamos 20 vueltas de un cable de montaje delgado en el circuito magnético (Fig. 2) y protegemos el devanado secundario con un tubo termorretráctil (Fig. 3).
Lo adjuntamos a una varilla dieléctrica pequeña (20 ... 30 cm) con un conector de instrumento coaxial en el extremo inferior. Desde el conector hasta el devanado secundario en la varilla, dibujamos un cable coaxial delgado con una impedancia característica de 50 ohmios. Ahora puede comprobar la calidad del transformador de corriente fabricado. Para hacer esto, realizaremos mediciones de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 4.
Estimemos el coeficiente de transmisión esperado. La corriente a través de R1 es Uen/R1. Sustituyendo esto por Ien en la fórmula anterior, obtenemos UO=Uen/ 20. Es decir, el coeficiente de transferencia de dicho circuito será 1/20 o -26 dB. Esto es cuando el transformador está funcionando perfectamente. Comparemos este valor calculado con la práctica. Los resultados de las mediciones en la banda 0,3...30 MHz se muestran en la fig. 5.
Se puede observar que la diferencia entre el coeficiente de transferencia y el calculado es menor a 0,9 dB, es decir, el transformador resultó ser un sensor de medición muy preciso. Y no puede garantizar el hecho de que el bloqueo de la respuesta de frecuencia en el borde de alta frecuencia está asociado con las propiedades de la ferrita y no con la caída de corriente real a través del transformador. El hecho es que el cable que pasa por el transformador tiene una inductancia distinta de cero, lo que aumenta la impedancia de carga, lo que hace que la ROE resultante aumente ligeramente (llegando a 1,1 a una frecuencia de 30 MHz) y la corriente de carga disminuya. Y es muy probable que la caída en el gráfico de la respuesta de frecuencia simplemente muestre la verdad: la corriente en la carga en las caídas de RF. En cualquier caso, se puede observar que la precisión de la medida es muy alta (menos de 1 dB de error) en la banda de frecuencias de 0,3 a 30 MHz. El transformador de corriente descrito anteriormente se utiliza en dos versiones. En primer lugar, para el funcionamiento autónomo (por ejemplo, en el tejado para medir la corriente en las antenas y estudiar su distribución, o para buscar por qué cables de la emisora de radio se propaga la corriente en modo común procedente del transmisor), un detector de diodos con impedancia de entrada de 50 ohmios con un interruptor de límites de medición y un interruptor está conectado al transformador. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 6.
Las resistencias R3-R6 se seleccionan en función de la sensibilidad del dispositivo indicador de acuerdo con el siguiente método. Con la posición del interruptor SA1 "10 A", suministramos un voltaje constante de 25 V desde la fuente de alimentación a la entrada del dispositivo y, seleccionando la resistencia R6, establecemos la desviación de escala completa. Esto debe hacerse rápidamente, las resistencias R1 y R2 se calientan mucho. En el límite de "3 A" hacemos lo mismo a un voltaje de 7,5 V seleccionando la resistencia R5, en el límite de "1 A" - a un voltaje de 2,5 V seleccionamos la resistencia R4, en el límite de "0,3 A" " - a un voltaje de 0,75, 3 V seleccionamos la resistencia RXNUMX. Resulta un conveniente amperímetro de RF independiente, con el que puede examinar casi cualquier antena. Casi porque la resistencia de cualquier amperímetro debería ser muchas veces menor que la resistencia del circuito medido. Por lo tanto, utilizar este amperímetro de RF en lugares donde la resistencia es inferior a unos pocos ohmios (bucles de cortocircuito, marcos magnéticos, antenas acortadas), no solo es imposible, sino irrazonable. Incluir un amperímetro en tales lugares provocará un cambio notable en la corriente y no sabrá su verdadero valor. Para medir corrientes bajas (por ejemplo, corrientes parásitas de ruido de modo común en varios cordones y cables), conecte la entrada de 50 ohmios del receptor o analizador de espectro al transformador. Por ejemplo, en la fig. 7 muestra qué señales están presentes en el cable de alimentación del cable de extensión al que están conectados la computadora, el monitor y el osciloscopio digital (también, en principio, una computadora). Se está estudiando la banda de aficionados de 160 metros de 1,8 a 2 MHz.
Una imagen tan sombría la dan solo tres fuentes de alimentación conmutadas. Además, siguen siendo buenas fuentes de alimentación que cumplen con los estándares de radiación parásita. Esto, sin embargo, no excluye el hecho de que pueden interferir con la recepción DX. El sensor de corriente HF descrito lo ayudará a encontrar los más problemáticos, en términos de interferencia, cables y dispositivos. Autor: I.Goncharenko
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