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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Ampèremètre haute fréquence pour ondes courtes. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Lors de la configuration ou du test des équipements, les opérateurs à ondes courtes doivent souvent mesurer le courant haute fréquence. Les radioamateurs ne disposent généralement pas d'instruments standard pour de telles mesures. Il est facile de mesurer la tension haute fréquence (diode, condensateur, indicateur). Il n'y a aucun problème avec la mesure de la tension dans les appareils. Il y a un boîtier par rapport auquel toutes les tensions sont mesurées. Et les fils reliant les points de mesure au voltmètre RF sont généralement si courts (en termes de longueur d'onde de la tension mesurée λ) qu'ils n'ont pratiquement aucun effet sur l'appareil testé. Mais dans la technologie des antennes, c’est plus compliqué. Premièrement, les antennes n'ont souvent aucune masse (par exemple, les antennes symétriques). Deuxièmement, même s'il y a une masse (par exemple, un GP ou un dipôle adapté en Y), les cordons de test sont d'une longueur inacceptable. Imaginez ce que ce serait d'essayer de mesurer la tension au milieu du GP : après tout, il faudrait tirer un fil de ce point jusqu'à la base de la broche ! Ils deviennent en fait partie intégrante de l'antenne, modifiant son fonctionnement et sa distribution de tension à tel point que la précision et la valeur de ces mesures sont très faibles. Pour étudier et mesurer ce qui se passe dans les conducteurs de l'antenne, vous avez besoin d'un ampèremètre RF. Contrairement à un voltmètre, il est connecté en un seul point, ce qui signifie qu'il ne comporte pas de longs fils de mesure qui faussent la mesure. La base de l'ampèremètre RF est le capteur de courant. Il s'agit d'un transformateur HF spécial sur un noyau magnétique à anneau de ferrite. L'enroulement primaire de ce transformateur est le fil dans lequel on mesure le courant. L'enroulement secondaire est constitué de plusieurs dizaines de spires chargées sur une résistance à faible résistance. Montré sur la Fig. 1 transformateur de courant fonctionne comme ça. Le courant dans le fil mesuré à travers le noyau magnétique induit un courant dans l'enroulement secondaire, qui sera inférieur au courant dans le circuit primaire par rapport au nombre de tours des enroulements. Par exemple, si le rapport du nombre de tours d'enroulement est de 20 (comme dans notre appareil), il sera 20 fois inférieur. Ce courant circulant à travers la résistance de charge créera une chute de tension RF à ses bornes. Ce dernier peut déjà être mesuré avec n'importe quel voltmètre RF (il y a deux points de mesure - les sorties de l'enroulement secondaire) : de la diode détectrice à l'analyseur de spectre ou au récepteur.
Si la résistance de la résistance de charge R est sélectionnée, par exemple 50 Ohms, avec un courant Idans dans l'enroulement primaire de la tension du transformateur UO (sur son enroulement secondaire il y aura Uvyx=( jedans/20)*50=2,5Iinx. La résistance de 50 Ohms comme charge n'a pas été choisie par hasard, mais afin de pouvoir utiliser un récepteur ou un analyseur de spectre comme voltmètre RF (mesurant de très faibles courants RF). Le rapport N du nombre de tours des enroulements, c'est-à-dire le nombre de tours de l'enroulement secondaire (le primaire comporte toujours un tour), a été choisi pour des raisons de compromis. D'une part, moins il y a de tours dans l'enroulement secondaire, plus le transformateur sera large. En revanche, plus N est grand, plus la résistance introduite dans le fil mesuré est faible et moins l'influence de notre transformateur sur le fil mesuré est faible. La résistance introduite est égale à R/N2, soit dans notre cas 50/202=0,125 Ohm. Ainsi, la résistance d'entrée active de notre ampèremètre RF est de 0,125 Ohm, ce qui est acceptable pour la plupart des mesures. Nous avons besoin d'un appareil de mesure, pas d'un « compteur de démonstration ». Pour ce faire, il faut que le noyau magnétique puisse fonctionner dans une bande donnée (c'est-à-dire que la ferrite ne soit pas trop basse fréquence) et ne soit pas saturé de courants importants dans le fil mesuré (c'est-à-dire les dimensions du noyau magnétique doit être suffisamment grand). De plus, le noyau magnétique doit être divisé en deux moitiés et son cadre doit être verrouillé. Sans cela, il sera quasiment impossible d'utiliser l'appareil : vous ne pourrez pas à chaque fois enfiler le début du fil à mesurer dans le circuit magnétique et déplacer ce dernier jusqu'au point de mesure. Et dernière (mais non des moindres) exigence pour le noyau magnétique d'un transformateur de courant : le trou doit être grand afin de pouvoir mesurer le courant dans les tresses de câbles épais. Sur la base de ce qui précède, un noyau magnétique 28A3851-0A2 de dimensions 30x30x33 mm et un trou d'un diamètre de 13 mm a été choisi. Il s'agit d'un noyau magnétique en ferrite encliquetable antibruit avec une perméabilité initiale d'environ 300 à une fréquence de 25 MHz. Très probablement, de nombreux autres noyaux magnétiques ayant un objectif similaire conviendront. Nous enroulons 20 tours de fil de montage fin sur le noyau magnétique (Fig. 2) et protégeons l'enroulement secondaire avec un tube thermorétractable (Fig. 3).
Nous l'attachons à une petite tige diélectrique (20...30 cm) avec un connecteur d'instrument coaxial à l'extrémité inférieure. Du connecteur à l'enroulement secondaire de la tige, nous faisons passer un mince câble coaxial avec une impédance caractéristique de 50 Ohms. Vous pouvez maintenant vérifier la qualité du transformateur de courant fabriqué. Pour ce faire, nous effectuerons des mesures selon le schéma présenté sur la Fig. 4.
Estimons le coefficient de transfert attendu. Le courant traversant R1 est Udans/R1. En remplaçant ceci par moidans dans la formule précédente, on obtient UO=Udans/ 20. C'est-à-dire que le coefficient de transmission d'un tel circuit sera de 1/20 ou -26 dB. C'est à ce moment-là que le transformateur fonctionne parfaitement. Comparons cette valeur calculée avec la pratique. Les résultats des mesures dans la bande 0,3...30 MHz sont présentés sur la Fig. 5.
On peut voir que la différence entre le coefficient de transmission et celui calculé est inférieure à 0,9 dB, c'est-à-dire le transformateur s'est avéré être un capteur de mesure très précis. Et nous ne pouvons pas garantir que la baisse de la réponse en fréquence au bord HF soit associée aux propriétés de la ferrite, et non à la baisse réelle du courant traversant le transformateur. Le fait est que le fil traversant le transformateur a une inductance non nulle, ce qui augmente l'impédance de charge, provoquant une légère augmentation du ROS résultant (atteignant 1,1 à une fréquence de 30 MHz) et une baisse du courant de charge. Et il est très probable que la baisse du graphique sur la réponse en fréquence montre simplement la vérité : le courant dans la charge HF diminue. Dans tous les cas, force est de constater que la précision des mesures est très élevée (erreur inférieure à 1 dB) dans la bande de fréquences de 0,3 à 30 MHz. Le transformateur de courant décrit ci-dessus est utilisé en deux versions. Tout d'abord, pour un fonctionnement autonome (par exemple, sur le toit pour mesurer le courant dans les antennes et étudier sa répartition, ou pour rechercher sur quels câbles d'une station radio se propage le courant de mode commun de l'émetteur), un détecteur à diode avec une résistance d'entrée de 50 Ohms avec un interrupteur pour les limites de mesure et un interrupteur est connecté au dispositif transformateur. Par exemple, comme le montre la Fig. 6.
Les résistances R3-R6 sont sélectionnées en fonction de la sensibilité de l'instrument pointeur en utilisant la méthode suivante. Lorsque le commutateur SA1 est réglé sur « 10 A », nous appliquons une tension constante de 25 V de la source d'alimentation à l'entrée de l'appareil et, en sélectionnant la résistance R6, définissons l'écart à pleine échelle. Cela doit être fait rapidement, les résistances R1 et R2 deviennent très chaudes. A la limite de "3 A" on fait de même à une tension de 7,5 V en sélectionnant la résistance R5, à la limite de "1 A" - à une tension de 2,5 V on sélectionne la résistance R4, à la limite de "0,3 A " - à une tension de 0,75, 3 V, sélectionnez la résistance RXNUMX. Le résultat est un ampèremètre RF autonome et pratique avec lequel vous pouvez examiner presque toutes les antennes. Presque parce que la résistance de tout ampèremètre devrait être plusieurs fois inférieure à la résistance du circuit mesuré. Par conséquent, utiliser cet ampèremètre RF dans des endroits où la résistance est inférieure à quelques ohms (boucles de court-circuit, cadres magnétiques, antennes raccourcies) n'est pas tout à fait impossible, mais ce n'est pas judicieux. Allumer l'ampèremètre dans de tels endroits entraînera un changement notable du courant et vous ne connaîtrez pas sa vraie valeur. Pour mesurer de petits courants (par exemple, des courants parasites parasites de mode commun dans divers cordons et câbles), connectez l'entrée de 50 ohms du récepteur ou de l'analyseur de spectre au transformateur. Par exemple, sur la Fig. La figure 7 montre quels signaux sont présents dans le cordon d'alimentation de la rallonge à laquelle l'ordinateur, le moniteur et l'oscilloscope numérique (également, en principe, un ordinateur) sont connectés. La bande amateur de 160 mètres de 1,8 à 2 MHz est à l'étude.
Seules trois alimentations à découpage donnent une image aussi triste. De plus, ce sont également de bonnes alimentations qui répondent aux normes en matière de rayonnement parasite. Cela n'exclut cependant pas le fait qu'ils puissent interférer avec la réception DX. Le capteur de courant RF décrit vous aidera à trouver les câbles et appareils les plus problématiques en termes d'émissions parasites. Auteur : I. Goncharenko
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