WATTMETER AN/URM-120A

[roberto burdese]

Leggendo con più attenzione il Manuale Tecnico di questo "wattmetro passante", ho scoperto una caratteristica che prima mi era sfuggita e cioè, lo strumento fornisce una indicazione della "TOTAL POWER" (definizione racal), di un trasmettitore modulato in ampiezza a differenza di quanto fornirebbe l'uso di un wattmetro tipo "BIRD 43". Per spiegarmi, questa "total power" sarebbe la somma della potenza della portante (CW), e della potenza fornita dal modulatore (potenza delle bande laterali). Pertanto un trasmettitore che fornisce 100W quando modulato al 100%, fornirà una potenza letta dal "URM-120", di 150w, se invece venisse misurata da un BIRD-43, la lettura sarebbe sempre di 100W. Il manuale TM 11-6625-2982-14, fornisce anche una formula per calcolare la percentuale di modulazione. Non riesco a spiegarmi quale sia il "principio" di questa differenza di comportamento tra l' URM-120 ed il URM-203 (BIRD-43). Spero che le foto siano suficentemente definite. "BR"

[IK0QDQ]

Ciao Roberto,
anche io ho il wattmetro in questione, ma un poco per pigrizia un poco per "vezzo" utilizzo molto di più il Bird classico.
La spiegazione che cerchi, secondo me, va ricercata nella "essenza della misura": in reatà questi strumenti non misurano una potenza in "assoluto" (non sono calorimetri), ma misurano una tensione indotta ai capi di una resiatenza che viene raddrizzata e letta da uno strumento, che in realtà legge una corrente continua. La scala è poi tarata in Watt secondo una conversione "presunta" analiticamente. "L'inghippo" è tutto in questa conversione. Per farmi capire meglio, è come quando si misura l'alternata con il tester: tutto fila liscio se la forma è sinusoidale pura. Se ci sono armoniche (come succede ora che la rete è "inzeppata" di inverter, quello che leggi è un valore presunto. Nel mio caso, con distorsioni dell'ordine del 10% se vado a leggere la rete con un True RMS mi ritrovo con valori diversi dello stesso ordine.

Quindi torniamo alla lettura della potenza: tutto dipende dalla costante di integrazione che c'è nella rete RC che rettifica la RF per farla diventare una continua leggibile dallo strumento a bobina mobile: se la costante è appropriata, l'integrazione permette di rilevare valori diversi tra CW e AM.

Spero di essere stato chiaro

Edoardo

[roberto burdese]

In prima battuta, OK. Ma bisogna che ci mettiamo a tavolino. Perchè l' URM-120 ha la scala "lineare" ed il BIRD , NO ? ( quadratica o giù di lì ?). "BR"

[IK0MOZ]

La spiegazione di Edoardo mi sembra molto logica, anche perchè elettricamente i due strumenti sono quasi simili e quindi penso la differenza sta nel come viene raddrizzata e letta la tensione (indicata poi come potenza).

[ik4jol]

Come possessore di un Philco,o Sierra o Struthers che dir si voglia convengo con quanto esposto da Edo,la lettura e condizionata dal rapporto di carica del condensatore, del ritardo della resistenza e dalla scarica sulla bobina mobile dell microamperometro
Da notare che in banda bassa e presente una cospicua serie di spire/link e che la portata minima e superiore ai tappi bird,con in più l'utilizzo di uno strumento più sensibile,25 microamp,ciò credo gli dia ampi spazi di spreco energetico accumulato sul prelievo e gestirlo per una lettura più dedicata,non aggiungo nulla di più non avendo mai avuto per mano il manuale.
Il gap negativo di questo strumento e la regolazione meccanica delle portate, poco ripetitiva,di contro si ripara in maniera semplicissima
Il modello che ho tenuto (li ho provati tutti e 3) e un Philco con un tappo HF da 5Kw
Prima o poi lo proverò a fondoscala
Mendes

[IN3EGN]

Una delle versioni dei manuali originali riporta che la linearità della scala è dovuta al tipo di diodo utilizzato.

[i4juq]

ciao a tutti
anche se i valori dei componenti sono illeggibili nei due schemi ritengo che la differenza tra le due letture sia nella efficace (bird) o picco nell'altro
la efficace si ottiene con una capacità di filtro relativamente bassa, tale per cui la tensione allo strumento segua l'inviluppo di modulazione e l'integrazione avvenga per inerzia dello strumento stesso. portando la capacità a valori tali che la costante di tempo del circuito formato con la R dello strumento sia sufficientemente lunga si legge invece la potenza di picco.
direi però che il Bird, che ha costante di tempo veloce, leggendo la potenza efficace fornisca la potenza di portante+bande laterali per cui non mi torna la affermazione iniziale.
ci penserò su (ma non a quest'ora)
gio I4JUQ

[IW1FQG]

Discussione molto interessante. Ho sia il Bird che l'URM-120, in certe condizioni le misure sono confrontabili, in altre meno. E resta sempre il dubbio : cosa sto misurando, con quanta potenza esco realmente... addirittura, vengono i dubbi sulla definizione stessa di potenza, in presenza di modulazione.

Ciao
Ugo IW1FQG

[i4juq]

dubbi presto risolti
in presenza di segnali complessi distinguiamo:
- la potenza di picco, quale potenza elettrica corrispondente ai picchi di massima tensione RF in antenna, per quanto brevi essi siano
- la potenza efficace, ovvero la potenza continua equivalente che riscalderebbe una resistenza di 50Ohm alla stessa temperatura. ecco perchè il vecchio metodo termico era valido.

tornando a quanto ho detto, se si ha una capacità in parallelo allo strumento con un tempo di scarica abbastanza lungo leggiamo la potenza di picco di un segnale complesso, quando la capacità è bassa lo strumento segue il segnale modulato e integra con la sua inerzia meccanica.

solo in presenza di capacità molto bassa la tensione sullo strumento segue esattamente l'inviluppo di modulazione, e trasmettendo ad esempio una nota fissa in am che genera le due bande laterali con la nota modulazione am della portante allo strumento arriva la tensione sinusoidale corrispondente al segnale di bf. lo strumento ovviamente integra con la sua inerzia ma quello che si legge e un valor medio della tensione, che non corrisponde alla potenza efficace perchè quest'ultima ha andamento quadratico rispetto alla tensione (P=V al quadrato/R) e mi pare non vi sia modo di leggere questa potenza su un segnale complesso con strumenti semplici come questi.

quindi un normale wattmetro con bassa capacità parallela non dovrebbe rilevare sostanziale variazione della potenza in presenza di modulazione AM o sola portante.

misurando invece la potenza di picco si dovrebbe leggere una potenza quattro volte maggiore essendo il picco di modulazione AM al doppio della ampiezza.

domani se ho un po di tempo faccio la prova col BIRD generando un segnale AM con una qualche radio HF e confrontando le letture dell'oscilloscopio con quelle del wattmetro (sul Bird ho anche l'opzione di lettura della potenza di picco)
ed ecco che viene buono il voltmetro racal a vero valore efficace fino a 20Mhz che ho comperato solo perchè era bello!

scusate se sono noioso, spero di non aver scritto inesattezze, è un pò che non mi cimento in queste cose...
con la grafica faccio totalmente schifo ma magari domani faccio un paio di disegni su di un foglio e li scansiono (non so fare di meglio, scusate)
Giovanni I4JUQ

[IW5AFV]

Buongiorno,
premetto che non possiedo nessuno dei due "wattmetri" in questione, ma siccome come dice Ugo la discussione è interessante, provo a dire la mia.
Innanzitutto provo a rispondere alla prima richiesta di Roberto: perchè la scala dello URM 120A è lineare e quella del Bird non lo è ?
Perchè i diodi dei due apparecchi lavorano con potenza di ingresso diversa.
Come è stato detto in questa discussione i diodi NON hanno una funzione di trasferimento potenza-tensione lineare: quando la potenza di ingresso è bassa, per esempio è inferiore a 100 microwatt la tensione rivelata è direttamente proporzionale alla potenza di ingresso (cioè se la potenza raddoppia anche la tensione raddoppia); oltre questo livello la tensione è proporzionale alla radice quadrata della potenza (cioè se la potenza raddoppia la tensione aumenta di 1.41 volte).
Quindi lo URM 120 lavora SOLO con potenze basse, e per questa ragione la sua scala è lineare. Il Bird, che evidentemente lavora anche con potenze più alte, non ha una scala lineare.
Lavorare con potenze più o meno alte è una scelta del progettista, che decide l'accoppiamento dei "tappi", quindi anche il Bird avrebbe potuto avere una scala lineare.
(Bisogna precisare che la scala lineare NON va confusa con la funzione di trasferimento del diodo, la quale a basse potenze NON è lineare, ma ESPONENZIALE. Infatti come dice Giovanni la tensione RF è proporzionale alla radice quadrata della potenza: radice quadrata moltiplicato esponenziale uguale lineare.)
Secondo punto: come fa lo URM 120A a misurare la percentuale di modulazione AM ?
Nella modulazione AM la potenza media (la potenza efficace non è la definizione corretta, solo la tensione o la corrente sono definite "efficaci") aumenta perchè alla potenza della carrier si somma quella delle bande laterali. Come dice Roberto quando la modulazione è al 100% la potenza media aumenta del 50% (da 100W passa a 150W).
Come dice Giovanni però quando la modulazione è al 100% la PEP diventa 4 volte la potenza della carrier.
Lo URM120A, che mantiene la linearità della scala anche con questa PEP, misura senza errore questa variazione di potenza, mentre il Bird fa un errore che varia a seconda della PEP e quindi della percentuale di modulazione.
Tutta questa pappardella è valida quando la costante di tempo del gruppo R-C dopo il diodo è dimensionata per filtrare la frequenza della carrier, che è la condizione corretta per la misura della potenza media; quindi , come dice Giovanni, con bassa capacità.
Il discorso delle costanti di tempo del gruppo R-C e dell'inerzia dello strumento a mio parere vale solo per la misura della PEP, nel senso che per misurare la PEP serve una costante di tempo di scarica lunga rispetto al periodo della modulante.

Paolo IW5AFV