JOSE A. FERIA

PUERTO REAL - CADIZ -IM66VM

DIPLOMAS

 

CASTILLOS

 

VERTICES

SOTA

ROMANICOS

CLUB PSK

 

FAROS



FLORA Y FAUNA



MONUMENTOS Y VESTIGIOS


FERROCARRILES

CASTILLOS ITALIA

CONCURSOS


TRADUCTOR

Spanish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Galician Georgian German Greek Haitian Creole Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Malay Maltese Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Swahili Swedish Thai Turkish Ukrainian Urdu Vietnamese Welsh Yiddish

VISITAS

000032683
HOYHOY56
AYERAYER5
SEMANASEMANA107
MESMES391
TOTALTOTAL32683

DIVISAS-CAMBIO

visitantes

Tenemos 18 invitados conectado(s)

PAGINA REALIZADA POR EA7ESH- JOSE A. FERIA HERNANDEZ

COMO UTILIZAR UN TRANSMATCH

Cómo utilizar un transmatch para medir impedancias

 

 

2012-04-20 Ult. Rev. 2012-09-06 (menor) Por Miguel R. Ghezzi (LU 6ETJ) 

 

Localmente pocos aficionados disponen de un VNA (Vector Network Analizer - Analizador vectorial de redes" o un buen puente de impedancias de RF, algunos más cuentan con los más populares y colectivamente llamados "Analizadores de antena", relativamente económicos para el fin (aunque tan baratos no son), pero muchos más cuentan con un buen medidor de Z de antena escondido en su shack bajo la forma del convencional transmatch. A poco de comenzar su actividad el Ham es "iniciado" en el Teorema de la máxima transferencia de potencia. Jamás lo olvidará, al punto que ese principio se convierte rápidamente en obsesión (y a menudo en "obsesión injustificada").

El teorema nos enseña que: "En un circuito formado por un generador de tensión en serie con una impedancia que represente la impedancia interna del generador real y que alimenten en conjunto a una impedancia de carga, la transferencia de potencia del generador real a la carga es máxima cuando la impedancia del generador y la carga son mutuamente conjugadas". Esto significa que para que la transferencia de potencia entre el generador y la carga sea máxima, no solamente es necesario que la resistencia de carga sea idéntica a la del generador, sino que la reactancia de la carga tenga idéntico valor absoluto pero signo opuesto a la del generador (si existe).

Si el generador tiene una impedancia interna con una parte reactiva de digamos 10 W capacitivos, la máxima transferencia de potencia se producirá sobre una carga cuya parte resistiva sea la misma que la del generador pero la reactiva sea de 10 W inductivos. (Es importante no confundir esto con la situación corriente en trasmisores de radio, estos habitualmente no operan satisfaciendo este teorema (ni tal cosa es lo más conveniente), la impedancia interna del generador/transmisor usualmente no es 50 W, lo que debe ser 50 W es su resistencia de carga, que es implica algo diferente). ... Y cuando esta situación no se da por si sola se recurre a dispositivos transformadores de impedancia, que pueden comportarse como los transformadores usuales de RF, las líneas de trasmisión con ondas estacionarias o redes circuitales, todas ellas capaces de transformar la impedancia de carga verdadera (cualquiera) en otra cuyo valor es conjugada de la del generador, o en nuestro caso más exactamente de la que espera ver el generador, usualmente 50 W puramente resistivos.

Esto significa que si por ejemplo la carga que ve el trasmisor fuera 200 - J100 W, el dispositivo de transformación (transmatch, en nuestro caso) los convertirá en 50 + j0 W.. El principio de las conjugadas en la adaptación de impedancias. Dice que: "Si se inserta una red de adaptación sin pérdidas entre un generador de tensión constante con una impedancia interna Zg y una impedancia de carga ZL de tal manera que se desarrolle sobre la carga la máxima potencia; en cada par de terminales de la red, las impedancias que vistas en una y otra dirección son una conjugada de la otra". Esto para nosotros significa que, si intercalamos entre una carga cualquiera (por ej. 200 - j100 W) un transmatch ajustado de manera de presentar una ROE de 1:1 al trasmisor (máxima transferencia), encontraremos que vistas del lado del trasmisor las impedancias son una conjugada de la otra, así, la conjugada de 50 + j0 del TX es 50 -j0 W, o lo que es lo mismo 50 W, a secas y mirando desde la carga hacia la red adaptadora trasmisor 200 + j200.

Aprovecharemos esta propiedad para usar el transmatch como medidor de impedancias porque si luego de ajustarlo procediéramos a reemplazar el TX por una resistencia pura de 50 W y midiéramos la impedancia de la red vista desde el lado de la antena, encontraríamos que justamente es la conjugada de la de la antena, con lo cual de inmediato podríamos saber cuál es la de la antena. Este procedimiento era utilizado por los fabricantes para medir las impedancias de entrada y de carga óptima de los transistores de potencia que encontramos en manuales como el de Motorola por ejemplo. Para hacerlo se montaba el transistor en un dispositivo mecánico y mediante un par de redes adaptadoras se ajustaba (con excitación) la red de entrada a ROE 1:1 y la de salida a las condiciones óptimas de trabajo con carga de 50 W puros. Se retiraba el transistor del dispositivo y se medía la impedancia de las redes con un instrumento sabiendo que la medición daría como resultado las impedancias conjugadas de las que presentaba el transistor en su entrada y salida respectivamente en esas condiciones de trabajo. Esto se repetía para cada frecuencia y los resultados se representaban convenientemente en el manual para consulta del usuario. En nuestro caso no medimos la impedancia de la red de adaptación (el transmatch) porque justamente no contamos con el instrumento sino que reemplazaremos la medición por el cálculo matemático. Para concretarlo necesitamos conocer el valor de cada uno de los componentes de la red en el punto de ajuste para reemplazarlos en las ecuaciones de la red, que en nuestro caso será la típica "T" pasaaltos compuesta por un condensador serie en la entrada, a continuación un inductor en derivación y finalmente un condensador en serie con la salida.

Podría usarse cualquier otra red capaz de adaptar las impedancias en juego resolviendo su ecuación característica pero por el momento yo solo incluiré esta que es muy popular. Antes de las calculadoras programables y las PC esto era un poquitín complicado porque había que saber usar el ábaco de Smith u operar con números complejos en la calculadora o regla de cálculo, pero hoy en día uno puede hacerlo aún habiendo aprobado matemáticas de la secundaria con cuatro :>) Para poder utilizar nuestro transmatch como medidor tendremos que reemplazar (o hacer una tabla de equivalencias) los números grabados en el frente del acoplador por los valores reales de capacidad e inductancia de los condensadores e inductor (que nos ingeniaremos para medir o estimar una sola vez y para siempre), hecho esto: Conectamos a su salida el dispositivo a medir, que puede ser: antena, balun, transformador, la entrada de un amplificador de potencia, en fin lo que sea con tal que le podamos aplicar cierta potencia capaz de dar una lectura en el medidor de ROE del transmatch. Aplicamos potencia y ajustamos el transmatch a 1:1 con el ajuste de menos pérdidas (el que se obtenga con la mayor capacidad posible en el variable de antena). Leemos los valores de capacidad e inductancia en los diales. Los ingresamos en la hoja de cálculo Excel que se => adjunta a este artículo. Entendemos que si la red fuera ideal (sin pérdidas) y los valores de los diales exactos, el resultado sería también exacto. Este método además de ofrecernos un buen "peor es nada" tiene la yapa de que no lo afectan campos de RF intensos en sus cercanías porque puede operar con los niveles de potencia relativamente elevados de nuestro equipo que permiten un "detector" (el roímetro) bastante insensible a ellos. No crean que por pocos $$$ se obtiene algo mucho mejor en el mercado Plug &Play ¿eh? A diferencia de los analizadores corrientes puede darnos valores de impedancia en condiciones reales de operación, por ejemplo la impedancia de un unun no es la misma medida en bajo nivel que aplicando la potencia de trabajo. Nuestro instrumento tendrá parámetros residuales que el calculador no tendrá en cuenta, además que el teorema se cumple únicamente para redes ideales, con redes con pérdidas (básicamente las del inductor) se aparta un poco, así que funcionará mejor con un transmatch bien construido que con uno armado desprolijamente con bobinas de bajo Q, conexiones largas, etc. Apéndice: La ecuación de red que resuelve la hoja de cálculo es la que corresponde a la red T vista desde el lado de su su salida: donde la barra sobre ZC indica que esta ecuación nos da la impedancia que vemos mirando desde la carga hacia la red, vale decir la impedancia de carga conjugada (la hoja de cálculo si nos da el valor de la impedancia de carga incógnita). ZG es la impedancia teórica del generador, usualmente 50 + j0 W, XL la reactancia del inductor, XCC y XCG la reactancia de los condensadores del lado de la carga y del generador respectivamente (la hoja de cálculo resuelve las X partir de la inductancia y las capacidades)

Bibliografía consultada en este capítulo Pueyo - Marco, Análisis de modelos circuitales. Tomo II pag. 378. 1a Ed. Editorial ARBO. 1982 Griffit Andrew, Getting the Most Out of Your T-Network Antenna Tuner. QST, enero de 1995, pag. 44 King - Mimno - Wing, Transmission Lines Antennas and Wave Guides. pag. 43. McGraw Hill. 1945 Everitt, William L. Communication Engineering pag. 243. McGraw Hill. 1937


Bookmark and Share