Caratteristiche

Il noise bridge o ponte di rumore consente la misura delle componenti resistive e reattive dell’impedenza incognita di un’antenna o di una linea.
Nel caso più semplice viene utilizzato per verificare l’adattamento dell’antenna al tipico valore di 50 ohm senza l’utilizzo di un ROSmetro e, soprattutto, senza dover andare in trasmissione. Ciò mette a riparo da eventuali guasti degli stadi finali per forte disadattamento e consente agli SWL e BCL, muniti di solo ricevitore, di accordare la propria antenna. Inoltre può essere utilizzato come generatore di rumore per effettuare misure su filtri e amplificatori.
Il circuito presentato è utilizzabile su tutte le bande HF e limitatamente sui 6 metri, collegandolo al connettore d’antenna del ricevitore.

Schema elettrico

Noise Bridge - Schema

Lo schema elettrico riportato si riferisce alla versione semplificata del ponte, in grado di verificare l’adattamento dell’antenna al valore di 50 ohm. Più avanti sono descritte eventuali modifiche che possono essere apportate per eseguire misure più complesse.
Il rumore a larga banda è generato dal diodo zener D1 e amplificato dagli stadi a transistor che ne portano l’ampiezza oltre S9 sullo S-meter del ricevitore. Questo rumore è modulato da un segnale audio generato dall’integrato 555.
Il trasformatore composto da L1, L2 ed L3 accoppia al ponte di misura il rumore. Uno dei rami del ponte è chiuso sul carico noto R8 di 50 ohm, l’altro è collegato al valore incognito dell’antenna ANT. Il ricevitore RTX funge da indicatore di zero. Il ponte si bilancia quando l’impedenza dell’antenna è pari ad R8, ciò comporta l’annullarsi del rumore, riscontrabile come una netta riduzione del segnale misurato dallo S-meter.

Realizzazione

E’ disponibile il tracciato piste della basetta visto dal lato componenti in formato pdf, le sue dimensioni sono di 65 x 60 cm. La realizzazione è anche possibile utilizzando una basetta millefori, non è critica e i componenti sono pochi.

Noise Bridge - Disposizione componenti

Nella figura precedente vi è la disposizione dei componenti che compongono il progetto nel caso si decida di adottare il tracciato che è stato preparato.
Le linea scura sotto R2 è un semplice collegamento da realizzarsi con spezzone di filo o con ciò che rimane dei reofori tagliati dai componenti.
Il trasformatore composto dagli avvolgimenti L1, L2 ed L3 è realizzato su un nucleo binoculare larga banda, è possibile utilizzare anche due nuclei Amidon FT 37-43 accoppiati o un toroide Amidon T 50-6. Utilizzando filo di rame smaltato da 0.3 mm, per il primario L1 si avvolgono circa 4-8 spire. Per il secondario L2 e L3 lo stesso numero di spire con avvolgimento bifilare e dalla parte opposta del nucleo rispetto ad L1. In fase di montaggio porre attenzione nel rispettare la polarità indicata per gli avvolgimenti.

Modifiche

Versione completa

Sostituendo il resistore R8 con un potenziometro da 100 o 220 ohm, il circuito può essere utilizzato per determinare il valore resistivo incognito dell’antenna collegata. E’ sufficiente bilanciare il ponte ruotando il potenziometro, quindi il valore assunto da questo corrisponde a quello che si vuole misurare.
Con l’aggiunta di C11 e C12 è possibile anche la misura della parte reattiva dell’impedenza d’antenna.

Noise Bridge - Versione completa

Versione relé

L’inserimento di un relé doppio scambio, controllato dall’interruttore generale di alimentazione S1 del noise bridge, consente di poter andare in trasmissione senza dover scollegare il circuito dalla radio. In assenza di alimentazione il relé rimane spento e i contatti in posizione NC consentono la normale connessione tra uscita radio e antenna. Accendendo il noise bridge il relé commuta, collegando antenna e radio al ponte per permettere la misura.

Noise Bridge - Versione relé

Utilizzo

Collegare il ponte tra antenna e ricevitore, commutare il ricevitore su AM e sintonizzarlo sulla frequenza d’interesse. Accendendo il circuito si sentirà il rumore generato con sovrapposta la nota a bassa frequenza, l’S-meter si posiziona a fondo scala.
Se si utilizza il noise bridge nella versione base con un accordatore di antenna si può cercare il corretto adattamento ai 50 ohm. Regolare l’accordatore fino a quando l’S-meter non scende bruscamente ad un valore quasi nullo, ciò è indicativo dell’avvenuto bilanciamento del ponte, quindi passare in trasmissione verificando di avere un ROS minimo, eventualmente con piccoli ritocchi provvedere ad abbassarlo. Se il bilanciamento non avviene qualcosa nella linea di connessione o nell’antenna non funziona correttamente.
L’accordatore deve essere collegato tra noise bridge ed antenna. Ricordarsi di non andare in trasmissione con il circuito collegato alla radio o, se si usa la versione con relé, a circuito acceso.

La versione completa consente di misurare l’impedenza dell’antenna collegata. In questo caso il ponte deve essere collegato direttamente all’antenna o attraverso una linea multipla di mezza lunghezza d’onda (tenendo conto del fattore di velocità), altrimenti si misurerà l’impedenza d’antenna vista all’ingresso del ponte trasformata dalla linea stessa. Come si è già detto si ottiene il bilanciamento quando R8 e C12 eguagliano il valore d’impedenza da misurare. La resistenza incognita è quindi data dal valore assunto da R8 mentre per la reattanza bisogna fare qualche calcolo. Infatti per poter misurare anche una reattanza di tipo induttivo è stato inserito il condensatore C11 in parallelo all’antenna, quindi se si misura un valore di C12 superiore ai 180 pF di C11 la reattanza è capacitiva e vale
Cx = C12 – 180pF
con Cx in picoFarad. Mentre se C12 è inferiore a 180 pF la reattanza è induttiva e vale
Lx = 1 / ( (2*pi*f)^2 * (180 – C12) )
con Lx in milliHenry, f (frequenza di prova) in MHz e pi è la costante pigreco. Formula facilmente ricavabile considerando che in equilibrio la reattanza di C12 eguaglia il parallelo delle reattanze di C11 e Lx.
Nel caso in cui non interessi conoscere la componente reattiva non montare C11 e C12. Per una facile lettura dei valori assunti da R8 e C12 si possono disegnare delle scale graduate effettuando una fase di taratura. Per R8 collegare al terminale ANT del ponte dei resistori di valore noto partendo da pochi ohm fino a 220, cercare di volta in volta l’equilibrio e contrassegnare i punti corrispondenti della scala con il valore noto. In alternativa il valore di R8 può essere semplicemente letto con un ohmmetro, meglio se con il potenziometro momentaneamente scollegato dal circuito. In modo analogo si procede con C12 collegando una serie di condensatori di valore compreso tra zero e 180 pF, tracciando la scala relativa ad un carico capacitivo quindi con valore assunto da C12 maggiore di C11. Per l’altra parte della scala, che fa riferimento a carico induttivo, lasciare libero il connettore ANT e collegare momentaneamente in parallelo a C12 dei condensatori Cp di valore noto tra zero e 180 pF. Cercare la posizione di equilibrio regolando C12 e tracciare la scala con valori pari alla differenza Cp – 180 pF, che possono essere eventualmente convertiti in mH utilizzando la formula precedente. Quindi si ottiene una scala con zero centrale, che per metà corsa di C12 indica valori capacitivi e per l’altra metà induttivi.

Elenco componenti

Versione base
R1 = 1.8 kohm, 1/4 W
R2 = R3 = 6.8 kohm, 1/4 W
R4 = 1.2 kohm, 1/4 W
R5 = 680 ohm, 1/4 W
R6 = 22 kohm, 1/4 W
R7 = 10 kohm, 1/4 W
R8 = 50 ohm, 1/4 W (parallelo 100+100 ohm)

C1 = C10 = 100 nF
C2 = C7 = C8 = C9 = 10 nF
C3 = C4 = 47 nF
C5 = 100 uF
C6 = 10 uF

L1 L2 L3 = vedi testo

IC1 = NE555
IC2 = 78L09
Q1 = Q2 = 2N2222
D1 = zener 6.8 V, 1/2 W

Versione completa
R8 = 220 ohm, potenziometro
C11 = 180 pF
C12 = 360 pF, variabile

Versione relé
D2 = 1N4148
K1 = relé 12 V, doppio scambio


Autore: Gianfranco IZ8EWD
Data di pubblicazione: 03/2004


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