Dibuixant les ones estacionàries

(Continuacio de Les ones estacionàries)

Intentarem de representar la magnitud de les ones estàcionaries que podem observar al llarg d’un cable. La situació és la següent:

• Longitud d’ona de 300cm. Podrien ser uns 80MHz, per exemple, comptat un factor de velocitat de 0,8 al cable.
• Cable de 600cm, dues longituds d’ona
• Tensió a la font (esquerra) de 12 Vef, o sigui, 18 Vmax i 34 Vpp.
• Càrrega (antena) a la dreta amb diferents reflectivitats

Quan hi ha la impedància d’antena adaptada al cable tenim reflectivitat 0. A la següent gràfica veiem les ones del transmissor com surten en diferents fases. Com que no es reflexa ni mica de l’ona a l’arribar a l’antena només veiem que al llarg de tot el cable s’hi poden veure ones de 18 Vmax com esperàvem.

La ROE és 1 perquè la tensió més forta observable al cable és la mateixa que la tensió més fluixa: 18 V. 18 / 18 = 1, ROE de 1. Direm que no hi ha ones estacionàries.

Ara mirem què passa quan la impedància d’antena no és igual que la del cable i hi ha certa reflectivitat. En aquest cas hem posat una reflectivitat de 0,33, que correspondria a un cable de 50 ohms amb una antena de 100 ohms.

Ara podem veure que segons el punt del cable la magnitud de les ones serà més alta, segons el punt més baixa. El punt més alt el veiem a uns 22V, i el més baix a uns 11V. Per això tenim una ROE de 2, resultat de 22 / 11.

Amb pèrdues

Si ara estudiem les mateixes dues situacions però amb un cable que perdi 3dB en aquests 600cm veurem l’efecte que es produeix en les ones estacionàries observables. Si la impedància d’antena és ben adaptada al cable i, per tant, la reflectivitat és 0, tenim aquesta cresta:

Veiem que a mesura que ens acostem a l’antena les ones que podem mesurar al cable són de menys tensió. Part de la potència se n’ha anat a pèrdues de calor al cable.

Si ara mirem la situació de reflectivitat 0,33 , o sigui, impedància d’antena de 100 ohms amb un cable de 50 ohms trobarem una situació ben estranya:

Podem veure que vora la font, a la banda esquerra, la relació d’ones estacionàries és de 19 / 13 = 1,46. Molt millor que la que vèiem abans amb el cable sense pèrdues.

En canvi si miréssim la banda de l’antena, o sigui la muntanya i la vall de més a la dreta, veuríem que allà la ROE és molt més alta, potser de 4 (resultat de 12/3). També seria una mesura enganyosa producte de les pèrdues del cable, exagerant la desadaptació d’impedància.

El cas és que si fem servir un mesurador d’ones estacionàries tipic (acoblador direccional) aquest no mesura pas la ROE, tot i que ens indica la magnitud de ROE. El que fa és mesurar la magnitud de l’ona directa i la reflectida, i segons la seva relació en calcula la ROE suposant una situació de cable sense pèrdues. A la banda de la ràdio l’ona reflectida serà molt més fluixa que l’ona directa, per les pèrdues, i ens marcarà molt poca ROE. A la banda de l’antena ens marcarà una ROE correcta per a l’antena, la de 2, perquè les pèrdues del cable no hi tindran efecte.

En aquests dibuixos hem suposat que de la ràdio no hi ha rebots, que no serà sempre la situació que ens trobarem i això també afectarà a la forma de les ones estacionàries. Però creiem que aquest cas simplificat serveix per il·lustrar les famoses ones estacionàries degudes a impedàncies mal adaptades.