ROS
ROS VERI O ROS FALSI ?
IN CERTI CASI,VARIANDO LA LUNGHEZZA DEL CAVO COASSIALE CHE
ALIMENTA UN'ANTENNA AGGIUNGENDOVI ALCUNI SPEZZONI DI CAVO,IL ROS CAMBIA.
SE RIUSCIAMO A TROVARE LO SPEZZONE DI LUNGHEZZA GIUSTA,ALLORA IL ROSMETRO
COLLEGATO ALL'USCITA DEL TX SEGNERA' ROS=1
MOLTI OM PENSANO CHE QUESTO ROS=1 SIA "UNA FALSA IMPRESSIONE" E CHE IL ROS SI A
MIGLIORATO SOLO "APPARENTEMENTE" DANDO UN "FALSO SENSO DI SICUREZZA" MA CHE IN
REALTA' L'ONDA STAZIONARIA NON SI SIA RIDOTTA.
QUELLA CHE SEGUE E' LA DIMOSTRAZIONE (STUDIARE PER CREDERE) ,CHE SE VARIANDO LA
LUNGHEZZA DEL CAVO SI RIESCE AD AVERE ROS=1, ALLORA EFFETTIVAMENTE IL ROS DI
TUTTO IL SISTEMA COLLEGATO ALL'USCITA DEL ROSMETRO E' 1
DIMOSTRAZIONE
Alimentiamo direttamente un dipolo aperto al centro con cavo coassiale RG-213 da
Zo=50 ohm , Dire ALIMENTATO DIRETTAMENTE,significa che non esistono
dispositivi di adattamento di impedenza o di bilanciamento fra cavo e dipolo.
Siamo dunque nella condizione di un sistema radiante bilanciato DIPOLO ,
alimentato da una linea di trasmissione sbilanciata CAVO COASSIALE. Se proviamo
a fotografare idealmente un istante nel funzionamento di FIG.1, vedremo che la
corrente i1 scorre soltanto nel conduttore interno del cavo,mentre la i2 ,per
effetto pelle,scorre soltanto sulla superficie interna della calza del cavo.
i1 ritorna al TX mentre i2 esce dal TX e fluisce verso il dipolo. Le correnti
i1 e i2 hanno ovviamente lo stesso valore,ma avendo fasi opposte,si cancellano a
vicenda nell'interno del cavo e quindi il cavo non irradia.
Quando pero'i2 arriva all'uscita del cavo,una parte di essa
scorre verso il semidipolo D di destra e un'altra parte trova la strada per
scorrere in giu' all'esterno della calza del cavo per formare la corrente i3 che
camminando all'esterno del cavo,raggiunge la massa del TX e la TERRA,attraverso
tutti i percorsi possibili che trova,linea di rete di alimentazione inclusa.
Per questo motivo la calza,percorsa da i3,irradia come se fosse un'altra antenna
in parallelo al semidipolo D.
In conseguenza,la corrente i4 che scorre effettivamente nel semidipolo D e' piu'
piccola di i1 ,quindi: i4=i1-i3.Cio' rende asimmetrico il lobo di radiazi
one del dipolo,ma questo non c'entra col QUIZ.
Se la lunghezza del cavo,e quindi della calza,e' un numero dispari di 1/4
d'onda,l'impedenza della calza verso terra e' molto elevata e in conseguenza i3
e' molto piccola. In questo caso i1 e i4 sono quasi uguali fra loro. Se invece
il percorso del cavo verso massa e' multipli interi,pari o dispari che sia, di
1/2 d'onda, l'impedenza DELL'ANTENNA CALZA e' molto bassa e quindi i3 e' molto
grande.
Risulta evidente che alimentare direttamente un sistema bilanciato come un di
polo aperto,con una linea sbilanciata quale un cavo coassiale,equivale ad
aggiungere un'altra antenna,con la sua impedenza, in parallelo al semidipolo D
che ha un'altra impedenza. Avremo quindi due impedenze in parallelo,di cui una
varia in funzione della lunghezza del cavo.Allungare o accorciare il cavo
equivale a variare l'impedenza totale del sistema radiante.
Ecco spiegato perche' allungando o accorciando la linea con spezzoni di cavo, il
ROS cambia. Cio' significa che abbiamo cambiato effettivamente l'impedenza del
sistema radiante. In conseguenza il ROS ogni volta misurato corrisponde a quello
VERO del sistema.
Siccome il rosmetro e' fatto per misure su cavi da 50 ohm,se il ROS misurato e'
1 la linea risultera' perfettamente adattata al TX.
Per rendere piu' chiaro il fenomeno,supponiamo di eliminare il cavo coassiale e
di montare il TX munito di rosmetro al centro del dipolo come in fig. 2.
In queste condizioni per ricostruire il circuito equivalente
di FIG-1,sostituiamo la calza del cavo con un filo conduttore di pari
lunghezza.Rispetto a FIG-1 non abbiamo cambiato niente perche' i3 scorre ancora
dal braccio D del dipolo e lungo il filo verso massa.
Sappiamo che a risonanza,un dipolo ha una impedenza puramente resistiva che
varia da 50 a 73 ohm in funzione dell'altezza da terra.A frequenze piu' alte di
quella di risonanza,la parte resistiva R aumenta gradualmente e in serie ad R
compare una reattanza induttiva XL .A frequenze piu' basse di quella di
risonanza,la R diminuisce gradualmente e compare una reattanza capacitiva Xc.L'impedenza
di ciascun braccio S e D del dipolo (FIG-1) e' la meta' di quella totale del
dipolo.Se per esempio l'impedenza del dipolo fosse 73 ohm ,sarebbe come avere
due R da 36,5 ohm ciascuna in serie una all'altra collegate fra conduttore
centrale del cavo e calza.Siccome un dipolo e' un sistema radiante bilanciato
rispetto TERRA ,per costruire il circuito equivalente bisogna collegare a terra
il punto centrale delle due resistenze da 36,5 ohm.
Siccome l'estremo del filo 3 di FIG-2 o della calza di FIG-1 e' anch'esso col
legato a terra,la sua impedenza Z risulta in parallelo alla resistenza da 36,5
ohm collegata fra calza e TERRA,come risulta da FIG-3.
FIG-3
CIRCUITO EQUIVALENTE DI CONNESSIONE DIRETTA FRA LINEA SBILANCIATA E DIPOLO
BILANCIATO.
Siccome L'estremo della calza del cavo e' anch'esso collegato a massa se la sua
lunghezza e' multipli dispari di 1/4 d'onda,equivale a un circuito risonante
parallelo e la sua impedenza e' alta circa 2000 -3000 ohm. In conseguenza 3000
ohm in parallelo a 36.5 ohm hanno un effetto trascurabile sulla variazione
totale dell'impedenza del dipolo ed e' come se la calza non ci fosse. Se invece
la calza e' lunga un multiplo di 1/2 d'onda allora la calza si comporta da
rircuito risonante serie la cui impedenza e' molto bassa.Il suo valore messo in
parallelo a 36,5 ohm fa variare notevolmente l'impedenza totale del sistema.E'
chiaro che variando la lunghezza del cavo anche di poco, la variazione sara'
compresa fra 1/4 e 1/2 d'onda. In conseguenza avremo conseguenti variazioni di
parte resistiva e reattiva dell'impedenza totale del sistema con misure diverse
di ROS. iL ROS misurato e' quello effettivo del sistema in quelle condizioni.
Le misure di ROS,pur essendo misure di ROS vero,sono variabili allungando o
scorciando il cavo, perche' un sistema bilanciato non deve essere alimentato in
modo sbilanciato.
Usando un BALUN fra cavo e morsetti del dipolo si rende l'alimentazione
bilanciata e il fenomeno della variazione di ROS variando la lunghezza del cavo
sparisce.
Usando un BALUN si elimina anche l'irradiazione della calza che deforma il lobo
di radiazione dell'antenna. Si elimina la ricezione di segnali molto fuori della
risonanza del dipolo,come avviene in ricevitori scadenti,che magari in 10 metri
ricevono contemporaneamente segnali in ONDE MEDIE (casi capitati a me). Usando
il BALUN verra' eliminato anche il misconosciuto fenomeno del PIZZICORE SULLE
LABBRA appoggiandoci il microfono. Quanti OM hanno eliminato il problema
variando casualmente la lunghezza del cavo senza spiegarsi il PERCHE' ? Il
microfono pizzica quando incidentalmente la lunghezza del cavo incluso lo
schermo del cordone microfonico,e' prossimo a multipli dispari di 1/4 d'onda e
dove essendoci impedenza alta con i3 bassa ci deve essere per forza V3 el
evata. Le conclusioni sono dunque le seguenti:
1) IL VALORE DEL ROS VARIA PERCHE' ALLUNGANDO O ACCORCIANDO LA LINEA DI TRASMISSIONE
SBILANCIATA CONNESSA DIRETTAMENTE A UN DIPOLO APERTO E BILANCIATO SENZA USO DI
SISTEMI DI BILANCIAMENTO (BALUN) ,SI VARIA FISICAMENTE L'IMPEDENZA DELL'INTERO
SISTEMA RADIANTE
2) QUANDO IL ROSMETRO,CON UN OPPORTUNO SPEZZONE DI CAVO AGGIUNTO INDICHERA'
ROS=1,IL VALORE DEL ROS SULLA LINEA CHE VA AL DIPOLO E' EFFETTIVAMENTE 1
3) QUANDO GLI SPEZZONI DI CAVO AGGIUNTI ALLA LINEA FANNO INDICARE ROS=1,IL TX
ACCORDATO PER FUNZIONARE SU CARICO FITTIZIO DI 50 OHM, PURAMENTE RESISTIVI
FUNZIONERA' NELLO STESSO MODO IN CUI FUNZIONA COL CARICO FITTIZIO.
4) QUANDO IL ROS=1 LA POTENZA RIFLESSA E'ZERO E SICCOME LA POTENZA DI USCITA DEL
TRASMETTITORE E'UGUALE A POTENZA INCIDENTE MENO POTENZA RIFLESSA, VUOL DIRE CHE
AVENDO ROS=1 LA,POTENZA DI USCITA E'UGUALE A QUELLA EROGABILE DAL TX SUL CARICO
FITTIZIO DA 50 OHM,OSSIA QUELLA NOMINALE,E CIO'SENZA RITOCCARE MINIMAMENTE
L'ACCORDO DELLO STADIO FINALE DEL TRASMETTITORE.
NOTA:
Le nozioni teoriche sulle linee di trasmissione relative a questo argomento
possono essere approfondite consultando la seguente bibliografia:
1) "REFLECTIONS Transmission Lines and Antennas,by M.Walter Maxwell,W2DU edito
dalla ARRL Nø catalogo 2995 costo $ 20
2) "SOME ASPECTS OF THE BALUN PROBLEM" by Walter Maxwell,W2DU .QST Marzo l983
pag.38
3) "UN SEMPLICE BALUN" di Piero Moroni i5TDJ :Radio Rivista 5/1986 pag. 47
A CURA DI IW9EYL
