IMPEDENZA TRA RADIO ED AMPLIFICATORE

[IU2IDU]

Buon giorno a tutti gli utenti del forum, vorrei condividere una domanda che riguarda la mia stazione ma potrebbe essere comune a molti di noi.
Per fare attività HF utilizzo:
- YAESU FT991
- RM ITALY BLA350
- ACCORDATORE MFJ 993B
- ANTENNA DELTALOOP 20 METRI
- ANTENNA DELTALOOP 40 METRI
Nell'intera stazione utilizzo cavi di raccordo RG142 lunghi un metro, mentre per la linea di trasmissione uso BELDEN H2000 e connettori PL AMPHENOL in argento.
Le due antenne deltaloop sono risonanti e non necessitano accordo, ma ho notato una differenza di SWR viste dalla radio.
La deltaloop dei 20 metri presenta ROS 1,1 sull'intera banda senza accordo e sono molto soddisfatto delle sue prestazioni. Diversamente la deltaloop dei 40 metri risuona bene al centro banda (1,1) mentre agli estremi cresce leggermente fino ad un rapporto 1:1,2. Ho provato ad accordare con l'MFJ 993B ottenendo 1,1 visto dall'accordatore ma 1,3 visto dalla radio. Quindi per l'FT991 ho addirittura peggiorato la condizione operativa...per arrivare ad avere 1,1 devo correggere manualmente induttanza e capacitanza ogni volta nei menu dell'MFJ 993B. Questo accade sia con amplificatore acceso che spento...credo sia da correggere l'impedenza tra radio ed ampli sulla banda dei 40 metri sui quali rilevo sempre 0,1 di ROS in più nella radio rispetto al tuner. Come posso intervenire secondo voi? Perchè questo accade solo sulla banda dei 40 metri e non sulle bande warc intermedie, che dovrebbero essere più disadattate rispetto ai 7MHz? È possibile che il cavo RG142 sia causa del problema? Mi rendo conto che stiamo parlando di cose minime, ma amo la perfezione e vorrei risolvere......

Grazie anticipatamente per le gentilissime risposte. Buon martedì a tutti gli amanti della radio.

73 Giulio IU2IDU

[inge_simo]

se attacchi l'antenna direttamente alla radio senza ampli cosa ti dice?

[IU2IDU]

se attacchi l'antenna direttamente alla radio senza ampli cosa ti dice?

Prima di tutto ti ringrazio per avermi risposto, continuo a ragionare ed effettivamente ci sono molte incognite da individuare per essere più precisi. Ho pensato anche io di fare questa prova nelle seguenti condizioni:
1) SWR solo la radio collegata all'antenna
2) SWR radio + accordatore
3) SWR tra amplificatore ed accordatore
4) SWR della radio con amplificatore senza accordatore
Insomma farò queste prove con ogni combinazione possibile, naturalmente in sicurezza e dove l'antenna risuona. Poi vi dirò i valori....

73 Giulio IU2IDU

[IU2IDU]

Sul manuale dell'MFJ 993B si fa anche riferimento alla calibrazione dell'SWR BRIDGE (C UP + L UP + POWER), ma non ho capito a cosa si riferisce. Aprendo quel menu sembra si debbano calibrare potenza trasmessa/riflessa e questo mi fa pensare che siano i settaggi del rosmetro, non l'impedenza antecedente allo strumento.

73 Giulio IU2IDU

[inge_simo]

Allora, io partirei dall'assunto che stiamo parlando di strumenti di lettura e non di misura, parlo sia dell'swr della radio che dell'accordatore, quindi cosa fondamentale il confronto:
nel senso, come ti ho chiesto prima io procederei a provare con l'antenna e accordatore e poi solo antenna e radio, annotati a questo punto il valore letto sulla radio che lo prendiamo come riferimento. dopo di che , numeri alla mano, facciamo qualche ipotesi :)

[IU2IDU]

Allora, io partirei dall'assunto che stiamo parlando di strumenti di lettura e non di misura, parlo sia dell'swr della radio che dell'accordatore, quindi cosa fondamentale il confronto:
nel senso, come ti ho chiesto prima io procederei a provare con l'antenna e accordatore e poi solo antenna e radio, annotati a questo punto il valore letto sulla radio che lo prendiamo come riferimento. dopo di che , numeri alla mano, facciamo qualche ipotesi :)

Grazie per la precisazione lettura/misura, in giornata cerco di fare questa prova ed aggiorno le informazioni.

73 Giulio IU2IDU

[IU2IDU]

Buon giorno a tutti gli utenti del forum RGK, ieri sera ho connesso la radio direttamente all'antenna ed indicava ROS 1,1.
Penso però di avere scoperto la causa del problema: in stazione ho disposto l'accordatore MFJ-993B con la radio FT-991 appoggiata sopra.....probabilmente i due apparati sovrapposti si disturbano tra loro. Ho provato a distanziarli affiancandoli ed il problema iniziale sembra sparito; vedremo quando saranno passati "Burian & Big Snow" se la stazione funzionerà correttamente con continuità. Noto anche che sui 40 metri il rapporto di onde stazionarie è sceso da 1,2 a 1,1 senza accordo, quindi inizio a pensare che la vicinanza eccessiva tra MFJ-993B ed FT-991 comportasse qualche auto-oscillazione.
Per ora sembra che il problema sia risolto........

73 Giulio IU2IDU

[aquiladellanotte]

Buongiorno, considera che sono strumenti che possono presentare dei, seppur lievi, errori nella misura! Poi il ros è talmente basso... Comunque bravo per lo spirito scientifico di capire il problema

inviato [device_name] using rogerKapp mobile

[IU2IDU]

Poi il ros è talmente basso...

Buon giorno, infatti non faccio del ROS un'ossessione però mi rendo conto che i valori ottimali servono ad utilizzare per ore la stazione senza affaticarla: amplificatore tiepido acceso solo quando serve e buoni rapporti con poca potenza sono le motivazioni per cui cerco la perfezione.
Bisogna anche considerare l'irradiazione del sistema perchè un carico fittizio ha bassi valori di SWR e non emette niente, ma il fatto di arrivare dove voglio mi fa credere che tutto funzioni correttamente (linea ed antenne incluse). Questa primavera acquisterò un analizzatore e farò le prove direttamente sotto le antenne, imparando preventivamente ad usarlo e soprattutto identificando i motivi per cui l'operazione sarà utile! In primis vorrei capire quanto e come irradiano veramente le antenne......quando sono "scongelate". H-I

73 Giulio IU2IDU

[IT9GBC]

Ricerca, sperimentazione, cose bellissime, ma ti consiglierei di restare coi piedi per terra, valuta anche cosa cambia nell'emissione finale, quando cambia qualche decimale, anche questo è scientifico.
Buon lavoro.

inviato HUAWEI VNS-L31 using rogerKapp mobile

[165RGK591]

73 a tutti,
ogni stadio sia esso attivo (trasmettitore o amplificatore) sia esso passivo (accordatore o antenna) deve essere adattato come impedenza sia allo stadio precedente che q quello successivo, solo cosi si avra il massimo trasferimento di energia dal trasmettitore all'antenna e dall'antenna al ricevitore.
detto questo la mia opinione è che cercare di portare il ros al trasmettitore da 1:1.2 a 1:1.1 sia superfluo o addirittura contro producente, tanto l'antenna avra sempre ros 1:1.2 e il suo rendimento non variera, ma potrebbe addirittura con le perdite dello stadio passivo (accordatore in questo caso) avere meno energia da trasformare n campo magnetico.

[Marco De Caprios]

ros = 1.10
% potenza riflessa = 0.228%
perdita trasmissione = 0.0100 dB

ros = 1.20
% potenza riflessa = 0.816%
perdita trasmissione = 0.0353 dB

[165RGK591]

ros = 1.10
% potenza riflessa = 0.228%
perdita trasmissione = 0.0100 dB

ros = 1.20
% potenza riflessa = 0.816%
perdita trasmissione = 0.0353 dB

se ti riferivi a quanto ho scritto io, parlavo delle perdita di inserzione e non del ros.

[Marco De Caprios]

NO nessun riferimento, era solo per specificare le grandezze in gioco.
c'è questo documento che mi sembra molto istruttivo sulla reale importanza del ROS.
http://www.dbase.it/iz3meg/Il_ROS_questo_sconosciuto.pdf

[165RGK591]

NO nessun riferimento, era solo per specificare le grandezze in gioco.
c'è questo documento che mi sembra molto istruttivo sulla reale importanza del ROS.
http://www.dbase.it/iz3meg/Il_ROS_questo_sconosciuto.pdf

ma infatti... cercare 1:1.1 quando sei già a 1:1.2 è veramente superfluo...capisco quando hai ros superiore a 1:1.5.... e solo per salvaguardare i finali perche la resa dell antenna resta comunque uguale.

inviato SM-A510F using rogerKapp mobile

[davj2500]

NO nessun riferimento, era solo per specificare le grandezze in gioco.
c'è questo documento che mi sembra molto istruttivo sulla reale importanza del ROS.
http://www.dbase.it/iz3meg/Il_ROS_questo_sconosciuto.pdf

Ciao a tutti.

Invece secondo me quell'articolo è piuttosto fuorviante sul reale impatto del ROS.
A parte che lo chiama "Ritorno Onde Stazionarie" invece che "Rapporto Onde Stazionarie", il punto fondamentale è in una errata interpretazione del ruolo del "Mismatch Loss".

Vediamo questo punto:



Lui dice che con ROS 6 la perdita è di 3dB: dal suo ragionamento sembra che se l'antenna presentasse ad esempio impedenza R=300 X=0 e la radio fosse a 50 ohm (quindi ROS=6), su 100W erogati dalla radio ne sarebbero irradiati solo 50 (3dB di perdita).
In realtà la formula del mismatch loss dice che se si collega ad un generatore ideale a 50 ohm un carico a 300 ohm, il generatore sarà in grado di produrre solo metà della potenza che sarebbe stato in grado di produrre su un carico a 50 ohm. La potenza non è dissipata come potrebbe sembrare, ma semplicemente non prodotta.

Ma proviamo a portare queste casistiche nell'ambito che interessa i radioamatori. Prendiamo un'antenna avente impedenza 300 ohm e colleghiamola direttamente al connettore di una radio a 50 ohm. Quello che succede lo sappiamo tutti: la radio non va neanche in trasmissione perché interviene una protezione per disadattamento eccessivo. Allora inseriamo un circuito di accordo (un accordatore) costituito da componenti L e C. Questi componenti avranno una loro dissipazione che dipenderà da frequenza e Q dei componenti e che certo non si può derivare con una formula fissa dal ROS (un accordatore fatto da componenti di prima qualità avrà perdite minori di uno fatto con componenti scadenti). Ad esempio, con il Q tipico dei nostri accordatori manuali in banda 80m un'impedenza 300+j0 viene adattata con una perdita dissipativa di 0.2dB.

Quindi se abbiamo un'antenna con ROS 6 e ci colleghiamo la radio con in mezzo un accordatore, perdiamo gli 0.2dB dissipati dall'accordatore, non 3dB. Se la colleghiamo senza accordatore, non trasmette perché va in protezione.

Se tra l'antenna a 300 ohm e l'accordatore inseriamo una linea di trasmissione (es. un coassiale) avremo un'ulteriore dissipazione da parte di quest'ultimo, che però non è un valore fisso (3dB) ma dipende da quanto è lungo il cavo, di che qualità è, quant'è il disadattamento, ecc. Io ho pubblicato un apposito calcolatore per valutare queste perdite in base ai vari parametri: http://www.iz2uuf.net/wp/index.php/transmission-lines-calculator/

In sostanza l'articolo, sfruttando un'interpretazione non pertinente della formula del mismatch loss, sembra insinuare l'idea che il ROS dell'antenna sia relazionato con la capacità di quest'ultima di irradiare, relazione che in realtà non esiste. Secondo la linea di ragionamento di questo articolo, antenne come le doublet, che hanno ROS elevatissimi, non potrebbero funzionare.

Non solo, ma parte dall'assunto che i trasmettitori siano ideali, cosa che gli apparati radioamatoriali non sono, perché il trasmettitore ideale ha un'efficienza molto bassa (metà potenza è dissipata sulla resistenza interna). Numerosi esperimenti che ho eseguito su alcune radio hanno mostrato che a piccole variazioni di ROS sul carico non corrispondono ad analoghe variazioni di potenza erogata come indicato dalla formula del mismatch loss. Ad esempio il mio 817 ha mostrato di erogare una potenza incredibilmente costante su vari carichi disadattati fino all'intervento della protezione per ROS troppo alto.

Proprio questo articolo è stato ispiratore di quest'altro che scrissi tempo addietro dove viene mostrato come la formula del mismatch loss non vada usata: https://www.iz2uuf.net/wp/index.php/2017/07/30/il-mito-della-potenza-riflessa/

Ciaoo
Davide

[Marco De Caprios]

Non ho le competenze tecniche per poter disquisire sull' argomento in maniera approfondita. Ho solo una perplessità: So che se io collego un accordatore ad una antenna fortemente disadattata la potenza che non riuscirò a trasmettere sarà dissipata completamente dai componenti induttivi e capacitivi che ne formano il circuito, cioè in antenna avrò una piccola porzione del segnale trasmesso perchè il resto sarà dissipato dall' accordatore. Se non è così devo rivedere alcune mie convinzioni...

[165RGK591]

Non ho le competenze tecniche per poter disquisire sull' argomento in maniera approfondita. Ho solo una perplessità: So che se io collego un accordatore ad una antenna fortemente disadattata la potenza che non riuscirò a trasmettere sarà dissipata completamente dai componenti induttivi e capacitivi che ne formano il circuito, cioè in antenna avrò una piccola porzione del segnale trasmesso perchè il resto sarà dissipato dall' accordatore. Se non è così devo rivedere alcune mie convinzioni...

le tue convinzioni non sono del tutto sbagliate, l'accordatore si occupera di non far andare la potenza riflessa dell'antenna non accordata sul trasmettitore.
In antenna avrai tutta la potenza che manda il trasmettitore, ma parte di quella non verra trasformata in campo elettromagnetico dall'antenna e tornera indietro verso il trasmettitore, e se quest'ultima avra un valore importante, surriscaldera i finali rischiando di bruciarli.

[davj2500]

Non ho le competenze tecniche per poter disquisire sull' argomento in maniera approfondita. Ho solo una perplessità: So che se io collego un accordatore ad una antenna fortemente disadattata la potenza che non riuscirò a trasmettere sarà dissipata completamente dai componenti induttivi e capacitivi che ne formano il circuito, cioè in antenna avrò una piccola porzione del segnale trasmesso perchè il resto sarà dissipato dall' accordatore. Se non è così devo rivedere alcune mie convinzioni...

Non è per niente così.

I componenti "induttivi" e "capacitivi" sono componenti "reattivi" e i componenti reattivi non possono dissipare energia. Una induttanza reale infatti è composta da una componente reattiva, che non dissipa energia, e una resistiva in serie, dovuta ai limiti costruttivi, che ne provoca il riscaldamento e quindi dissipazione di energia.
Naturalmente la componente resistiva è tanto più bassa quanto migliore è la qualità costruttiva del componente. Ad esempio, nel campo dei condensatori si misura la ESR (Equivalent Series Resistance), cioè la componente resistiva in serie a quella reattiva: ne esistono di qualità elevatissima che hanno una ESR quasi impossibile da misurare, ed altri scadenti che ne hanno una enorme.

Ora, stabilito che la dissipazione dipende dalla qualità dei componenti usati, come è possibile che un certo disadattamento (ad esempio ROS=6) provochi sempre la stessa identica dissipazione da parte dell'accordatore sia che sia fatto con induttanze avvolte con un filo da 0.3mm su un bullone arrugginito, sia che sia realizzato con un tubo argentato da 1cm di diametro avvolto in aria?

Guardiamo le cose da un'altro punto di vista. Accordiamo il famoso carico da 300 ohm: se l'attenuazione fosse di 3dB e fosse dissipata dall'accordatore, vorrebbe dire che l'accordatore dissipa 50W su 100W trasmessi dalla radio. Avete presente quante alette ha e quanto caldo diventa un carico fittizio da 50W?



Facciamo un altro esempio. Prendiamo una classica mezz'onda e diciamo presenti impedenza 3200 ohm (il valore scelto è arbitrario, ma non cambia la sostanza del discorso). Questa impedenza causa ROS=64 e non potrebbe mai essere usata da una radio delle nostre. Infatti alla base si mette un trasformatore 64:1 che altro non è che un tipo di accordatore fisso. Secondo la tua teoria applicata alla regola del mismatch loss, la perdita sarebbe di 12.176dB: su 100W erogati, 94W sarebbero dissipati dal trasformatore, fatto che è piuttosto discordante con l'esperienza pratica che vede nelle mezz'onda antenne piuttosto efficienti. Non solo, ma non pare plausibile che una ferrite FT140 possa dissipare quasi 100W senza fondersi.

L'energia dissipata da un accordatore può essere sia calcolata (conoscendo il Q dei componenti) sia misurata. Nel caso delle normali applicazioni radioamatoriali, di solito si attesta su qualche decimo di dB.
Tra CB e radioamatori è diffusa l'esperienza che accordando le antenne queste "non rendano" e danno la colpa di ciò all'accordatore, quando le cause sono ben altre.

Ciaoo
Davide

[Marco De Caprios]

Il ripasso è sempre cosa buona e giusta. 

[davj2500]

Ciao a tutti.

Ho solo una perplessità: So che se io collego un accordatore ad una antenna fortemente disadattata la potenza che non riuscirò a trasmettere sarà dissipata completamente dai componenti induttivi e capacitivi che ne formano il circuito, cioè in antenna avrò una piccola porzione del segnale trasmesso perchè il resto sarà dissipato dall' accordatore.

La verifica del reale funzionamento dell'accordatori è fattibile con un semplice esperimento alla portata di chiunque abbia un oscilloscopio anche da pochi soldi.
Scegliamo una frequenza alla quale fare le prove che sia alla portata del nostro oscilloscopio e che sia abbastanza bassa da minimizzare gli errori di misura. Io ho scelto 10.100MHz.

Quindi ci prepariamo un bel carico da 300 ohm (ROS=6) mettendo in serie due resistori da 150 ohm. Il mio è da 299.35 ohm:



Chi ha un VNA o analizzatore d'antenna può collegare il carico all'analizzatore e vedere cosa viene fuori:



L'analizzatore vede il carico come un resistore da 299.93 ohm in serie ad una microscopica induttanza 3.6nH, che è l'induttanza parassita dei resistori e che a 10 MHz possiamo tranquillamente trascurare.
L'analizzatore vede come previsto ROS=6.

Ora prepariamo il setup di misura. Al nostro accordatore colleghiamo al posto dell'antenna il carico da 300 ohm, colleghiamo le due sonde dell'oscilloscopio (messe in modalità 10x per minimizzare la loro influenza) su entrata e uscita.



Una volta che il setup è pronto, andiamo ad accordare. E' importante che quando si va ad accordare, tutto il setup sia completo con le sonde già collegate. Se decidete di lavorare ad accordatore aperto, tutte le operazioni dovranno essere svolte senza coperchio.
A questo punto si va ad accordare il carico da 300 ohm alla frequenza scelta, nel mio caso 10.1MHz.
Chi ha un analizzatore d'antenna potrà collegare quest'ultimo al posto dell'apparato per la taratura.

Ad un certo punto l'accordatore avrà accordato tutto, compresa la capacità parassita delle sonde.
Nel mio caso ho ottenuto 51.66 ohm con ROS=1.03:



Bene a questo punto si scollega l'analizzatore e si collega l'apparato. Io ho usato un FT-817 regolato in minima potenza (0.5W). Se avete apparati più potenti fate trasmissioni brevi se non volete disintegrare il resistore da 300 ohm.



Vediamo che l'oscilloscopio ha rilevato una tensione di 5.80Vrms sull'ingresso e una di 13.9Vrms sul carico a 300 ohm.

Applicando banalmente la legge di Ohm, P=V²/R calcoliamo la potenza che entra nell'accordatore e quella che viene dissipata dalla resistenza di carico da 300 ohm:

P_in=5.80²/51.66 = 0.651W
P_out=13.9²/299.35 = 0.645W

Cioè l'accordatore ha dissipato solo 6 millwatt, lo 0.9% della potenza complessiva pari a -0.04dB. Siamo ben lontani dal 50% (3dB) pronosticato.

La realtà dei fatti è che l'accordatore non fa altro che variare tensione e corrente affinché la medesima potenza sia erogata su un carico di resistenza diversa, esattamente come un trasformatore AC da 220V a 12V.

Quando dicono "l'accordatore accontenta la radio ma in realtà l'antenna ha ancora il ROS alto e non irradia", dicono un'enorme baggianata.
Infatti il ROS non è una caratteristica dell'antenna, ma del rapporto tra le impedenze di chi riceve la potenza (es. l'antenna) e chi la fornisce (es. la radio). Se alimentiamo una antenna a 300 ohm con una radio a 300 ohm, il ROS è 1.
Quando un accordatore alimenta un carico a 300 ohm, il ROS tra accordatore e carico è 1.
Certo, se tra l'accordatore e l'antenna c'è una linea a 50 ohm, allora la linea sarà disadattata rispetto al carico e questo amplificherà le sue perdite (come illustrato nell'articolo che ho linkato) ma non secondo la regola del mismatch loss.


Ciaoo
Davide

[165RGK591]

ciao Davide, io credo che a molti leggendo il tuo ultimo intervento sia venuto un po di mal di testa, me compreso... una prova molto più pratica non sarebbe misurare il ros prima e dopo l accordatore per vedere sé effettivamente lo stesso riesce a far "sparire" il ros dall antenna?
prepararsi un banco test cosi composto:  Rtx--rosmetro--accordatore--rosmetro--antenna.... così si avrebbe immediatamente la lettura del ros prima e dopo l accordatore...
73

inviato SM-A510F using rogerKapp mobile

[pat0691]

Io so solo che non ho mai avuto antenne con 1:1 o anche 1:1.2 di ROS nella mia stazione.
   

[davj2500]

ciao Davide, io credo che a molti leggendo il tuo ultimo intervento sia venuto un po di mal di testa, me compreso... una prova molto più pratica non sarebbe misurare il ros prima e dopo l accordatore per vedere sé effettivamente lo stesso riesce a far "sparire" il ros dall antenna?
prepararsi un banco test cosi composto:  Rtx--rosmetro--accordatore--rosmetro--antenna.... così si avrebbe immediatamente la lettura del ros prima e dopo l accordatore...

Non puoi perché il rosmetro misura il disadattamento rispetto alla propria impedenza caratteristica che è di 50 ohm, non rispetto all'impedenza di ciò che veramente c'è a valle. Se usi gli strumenti a vanvera, hai risultati a vanvera.

Comunque, in tutta sincerità, mi spiace per il mal di testa, ma non so come trattare questo argomento con calcoli più semplici della legge di Ohm, che pensavo fosse alla portata di qualunque hobbista.

Ciaoo
Davide

[165RGK591]

a vanvera... chissà quanti usano quegli strumenti... il test si basa su apparecchi che dovrebbero avere un impedenza di 50 ohm... trovo più a vanvera i valori da te presi, ma non volendo offendere ne te ne nessun altro, chiudo qui la mia partecipazione alla discussione.

inviato SM-A510F using rogerKapp mobile