Acopladores Direccionales

Roímetros Monimatchs - SWR-Meters

  

Reflectómetros 

Por Daniel Prieto LU9DPD

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               Los Roímetros, son elementos que nos muestran con la deflección de instrumentos de agujas, la relación entre la potencia incidente y la reflejada en una línea de transmisión, la que generalmente tiene en el extremo opuesto una antena . Los roímetros comerciales suelen utilizar dos instrumentos de agujas cruzadas, en los que la relación es visible en el cruce de las mismas; otros simplemente emplean dos instrumentos independientes, o a veces sólo uno.  La realización de éstos elementos no es difícil y resulta extremadamente útil en la estación de un radioaficionado.

               Los roímetros que se describen en esta nota, son bastante conocidos, y la descripción responde a la presencia los mismos en otros trabajos incluídos en esta web, y proyectos para los aficionados que se inician en el hobby. Hay que dejar en claro que son elementos de referencia y no puede pretenderse absoluta exactitud en las mediciones, ya que si se compara lecturas entre dos o más roímetros similares, comerciales o nó, seguramente todos darán lecturas levemente diferentes, lo cual seguramente no afectará al funcionamiento de nuestro equipo, mientras se mantenga en márgenes aceptables.

 

Acoplador Direccional en cable Coaxial

           El roímetro descripto a continuación fué incluído en un transmatch realizado para el Avellaneda Radio Club, con fines didácticos. El circuito se puede encontrar en diferentes notas con leves diferencias, y su principal virtud es que puede realizarse con elementos muy simples, que seguramente encontrará en su taller o lugar de experimentación, sin la necesidad de trazar impresos , mecanizar piezas o plegar chapas de hojalata.

         Este tipo de acoplador direccional se realiza con una sección de cable coaxial de impedancia característica 50 ohms; la medida no es crítica, mientras sea despreciable respecto de la longitud de onda de la frecuencia de uso y puede variarse de acuerdo a las dimensiones del gabinete; como referencia, se recomienda que tenga unos 40 cm. para su empleo en las bandas de HF. y dado que se deberá soldar la mala en varios puntos, son preferibles aquellos con aislación de teflon.

          Al trozo de coaxial se le retirará la cobertura plástica exterior, prestando cuidado de no dañar la malla. Una vez realizado esto, se debe aflojar la malla del aislante central, para introducir conductor aislado entre la malla y el aislante, de un extremo al otro del trozo de coaxial. El conductor mencionado puede ser alambre esmaltado, o cable con aislación plástica, debiendo sobresalir unos 10 cm. a cada extremo del coaxial. 

          Una vez agregado el conductor entre la malla y el centro del coaxial, se debe acomodar nuevamente la malla para que todo quede lo más ajustado posible. Para evitar que el conjunto de afloje, puede ceñirse los extremos con alambre de cobre y soldarlo a la malla. 

          El paso siguiente, es soldar sobre la malla, justo en el centro de la misma, un punto de conexión a masa, lo más corto posible. Hecho esto, se debe recubrir nuevamente la malla del coaxial, reponiendo la aislación exterior del mismo; recomendándose el uso de spaguetti termocontraíble, aunque cualquier otro, incluso cinta aisladora también sirven.

          El acoplador debe ubicarse en el gabinete, acomodando el mismo de acuerdo a la posición de los conectores , el resto de los componentes y el espacio disponibla, con la precaución de llevar el punto central lo más cerca posible de la llave inversora, que seguramente estará en el frente del equipo. Se puede  

          Los pocos componentes del esquema, conviene montarlos directamente sobre la llave conmutadora, potenciómetro e instrumento, una vez colocados éstos en el frente del gabinete.

          El funcionamiento de este roímetro es el siguiente : La salida de RF del transmisor siempre atravesará el acoplador direccional, y siendo éste una sección de coaxial de 50 ohms, no modificará en nada ( o casi ) el comportamiento general de la línea de transmisión. El conductor bajo la malla del coaxial es inducido capacitiva e inductivamente, y las tensiones presentes en el mismo son rectificadas en la dirección directa e inversa de acuerdo a la posición de la llave selectora, y pueden ser leídas en el instrumento.

          Es de tener en cuenta que la tensión inducida en el acoplador, es proporcional a la frecuencia que se esté utilizando en la medición; por lo cual será imprescindible calibrar el tope de la escala con el potenciómetro y la llave inversora, cada vez que se cambie la frecuencia. El potenciómetro deberá ajustarse para que la medición de potencia de Tx no supere el tope del instrumento, y luego, al invertir la llave selectora, pueda leerse la potencia reflejada, que siempre será menor. La comparación entre ambas lecturas nos dá la idea de la relación presente en la línea (ROE)

          Se pueden utilizar dos instrumentos independientes para la lectura, eliminando así la llave inversora, pero se deberá emplear un potenciómetro doble, en tándem, para calibrar ambas lecturas conjuntamente.

         Si bien se pueden realizar marcas para tener como guía para saber los valores medidos, este tipo de instrumento está destinado a tener una referencia aproximada de magnitudes relativas y no a realizar mediciones precisas de potencia, ya que las posición del potenciómetro variará considerablemente las lecturas.


Monimatch

        El Monimatch, es un acoplador direccional desarrollado como pistas de un circuito impreso, de un diseño muy efectivo, ampliamente usado en instrumentos comerciales por su sencillez y rigidez mecánica.

         Este tipo de acoplador, utiliza dos líneas independientes para la detección de las tensiones directa y reflejada. Los circuitos equivalentes se muestran a continuación, en las versiones de dos instrumentos independientes o uno único para ambas lecturas.

Monimatch 1

Versión con 2 instrumentos con calibración por potenciómetro en tándem

 

Monimatch 2

Versión con 1 instrumento , lave selectora de lectura  y calibración por potenciòmetro simple

       Notas  : En el dibujo se representa la placa que forma el acoplador direccional. Las líneas rojas y azules representan las pistas del circuito realizadas mediante el corte de la lámina de cobre del pertinax cobreado Doble Faz. En lìnea gris se representa la cara opuesta del circuito impreso, que debe esta puesta a masa.

         El funcionamiento es muy similar al anteriormente descripto, con la salvedad de que se las líneas de acoplamiento cierran el circuito en cargas resistivas separadas.

         La realización depende de una plaqueta de circuito impreso, de la cual hay varios diseños muy similares uno de otro, y cuyas diferencias más importantes residen fundamentalmente en la impedancia de línea para la cual están diseñados; generalmente 50 y 75 Omhs.

          En los siguientes links, se ofrecen notas relativas al funcionamiento de estos acopladores.

         

 

Un proyecto simple de Monimatch

           El proyecto que se detalla a continuación, es el resultado en la búsqueda para la realización de un monimatch de la forma más simple y rápida posible. Si bien la idea fue encontar un diseño práctico destinado a la comprensión del funcionamiento y aprendizaje, el mismo resultó lo suficientemenete aceptable como para utilizarlo en la estación de radio a falta de cualquier otro mas confiable. 

           La facilidad de construcción hizo que muchos alumnos en el radioclub encararan el proyecto, y luego incluso utilizaron los instrumentos terminados en varios ensayos, pruebas de antenas y balunes.

            El elemento fundamental es una plaqueta de pertinax o fibra de vidrio cobreada de doble faz, de unos 15 a 20 cm. de largo, por 2 cm de ancho  a la que se le deberán realizar, por medio de un cúter, sierra u otro elemento filoso,  los cortes indicados en la figura, sobre una de las caras cobreadas.

             Facilitarán el montaje y conexionado de los elementos, las 4 perforaciones indicadas en cada esquina, aunque si no se dispone de un taladro y mecha para realizarlas, se podrá conectar la cara opuesta de la placa por medio de puentes de alambre de cobre.

           Esquema de los cortes y perforaciones a realizar en una de las caras de la placa cobreada doble faz.

 

             Los componentes se soldarán en la plaqueta, como está indicado en la figura, con los terminales lo más cortos y prolijos posibles. Estas soldaduras, se realizan apoyando los terminales sobre la plaqueta, y soldando los mismos en la superficie.

             Las perforaciones de los extremos se utilizan para conectar electricamente la placa opuesta de la plaqueta, con la masa del acoplador direccional. Si no se realizaron estas perforaciones, simplemente suelde un alambre en la superificie de cada extremo, y luego proceda a doblarlo, soldándolo en la cara opuesta.

 

         Distribución de los componentes en la plaqueta. Nótese que tanto los resistores como los diodos deben soldarse con los terminales lo más cortos posibles sobre las líneas del acoplador direccional, dejando los más largos hacia los extremos.

            En la línea central, e indistintamente ya que como se aprecia ambos extremos son idénticos, se soldarán los conectores del transmisor y antena; de ser necesario, se pueden emplear cables coaxiales para llegar hasta los mismos, en los casos en que no sea posible ubicar la plaqueta directamente soldada a ellos.

        Para finalizar, se puede  proceder al cableado hacia la llave inversora, el potenciómetro y el o los  microamperímetros, de acuerdo a la opción elegida.

      Hay que prestar atención a la polaridad de las conexiones del instrumento, y verificar que las mediciones "directa" y "reflejada" coincidan con la posición de los conectores y la llave inversora.

 

          Como los microamperímetros son relativamente caros, se puede usar como reemplazo los instrumentos de multímetros económicos, los cuales se sacrificarán, para utilizar solamente las bobinas y cuadrantes. Estos multímetros de pueden recortar con sierra o un torno de mano, y la sensibilidad de los mismos es suficiente para las mediciones de mediana potencia.

           Los resistores de 50 Ohms no se consiguen en las tolerancias habituales (10 o 5 %)  por lo que se puede optar por utilizar 47 o 68 Ohms, o mejor aún, sustituirlos por dos resistores de 100 Ohms en paralelo.

 

 

     Fotos de tres instrumentos construídos por aspirantes en el radioclub.

        Los gabinetes utilizados en su mayoría fueron plásticos, para simplificar su armado, y aunque no es lo ideal, aún así funcionan aceptablemente bien.


Más roímetros  otros colegas :

            En este caso de Pedro, que instaló el roímetro en un gabinete de aluminio, que ofrece el blindaje necesario para mejorar el proyecto.

 


Falta imagen

Sorry..sigue en construcción....

La placa de pertinax, con los cortes a realizar en la lámina de cobre

 

 

 

 

Generalidades para los Roímetros

          Es imprescindible que los diodos utilizados para este proyeto sean de Germanio, cuya tensión de conducción es de aproximadamente 0,2 Volts, y preferentemente, lo más similares posibles.

         Si el roímetro se realiza como instrumento independiente, la entrada y salida del mismo estarán en los conectores del gabinete, mientras que si lo incorporamos al conjunto de un acoplador, la entrada del transmisor será el conector del gabinete,  pero la salida deberá conectarse a la entrada del circuito del acoplador, siendo la salida de éste último, el conector destinado a la antena.

           Los acopladores direccionales, reflectómetros o monimatchs, deben contar con un blindaje, dado que al formar parte de la línea de transmisión, pueden irradiar RF, o captarla y dar lecturas erróneas. 

           Respecto a esto último, si se incluye dentro del gabinete de un transmach, debe cuidarse de ubicar la placa del roimetro lejos o fuera de la influencia de la/s bobinas, que podrían influenciar las lecturas.

 


 

 

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