Wattmètre QRP

[VE2PID Pierre]

Ce n'est pas une 'revue d'équipement' comme telle, mais..

Comme je n'ai pas trouvé de wattmètre QRP via les puces, j'ai commandé et (monté) ces derniers jours un WM-2 de Oak Hills Research qui se vend en kit. Les instructions de montage rivalisent de clarté avec celles d'Elecraft, et les caractéristiques en font un instrument qualité labo:

• Plages de lectures de 10W, 1W ou 100mW avec précision de ±5%
  
• Plages de fréquences de 300 kHz à 54 MHz
  
• Lectures à partir de 5 mW !
• .. et consommation minime de 1 mA, ce qui est important en opérations portables.
  

Autres usages pour les bricoleurs: Comme cet appareil peut mesurer la puissance n'importe où dans un système, on peut aussi s'en servir, entre autre, pour déterminer les pertes dans les lignes et dans les synto et la puissance réelle en différents points d'un émetteur.

On aura donc des valeurs précises de km/W pour les prochaines sorties QRP/P..



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Il n'y a jamais de droits de douanes sur les équipements de radioamateur, mais il faut quand même payer les frais d'expédition et les frais de dédouanage de Postes Canada (5$) ainsi que les taxes. Ça revient, expédition incluse, aux environs de 190$CDN au taux de change actuel.

[VE2VAE Christian]

Hello Pierre !

Bon. Un autre sujet que je ressors des boules a mites.

Je suis pret a me commander un Wattmeter. Je regharde le OHR WM-2 depuis un bout de temps.

Mais, dans le fond, je me dis que c'est surtout d'un SWR-meter que je vais avoir besoin, pour ajuster manuellement mon antenna tuner. Je sais qu'il y a des tuner automatique, mais je crois que je prefere utiliser un bon vieux tuner manuel pour l'instant.

Donc, ma question, si on veut se servir du WM-2 pour verifier le SWR, est-ce que c'est un bonne idée, ou si c'est trop de "zigonnage" ?

Parceque dans le fond, un SWR meter, fait la meme chose: il nous donne la puissance emise et reflechie, en watts. Mais l'avantage du SWR meter, c'est qu'il y as 2 aiguilles qui indiquent le "forward" et le "reflected" en meme temps, et on regarde ou les deux aiguilles se croisent, par rapport aux autres courbes sur le cadran, qui nous donnent une lecture directe du "Ratio", 1:1, 1.5:1, 2:1, etc.

Le WM-2, permet de faire les deux lectures, "forward" et "reflected", en watts, a tour de rôle. Ensuite, un petit calcul mental, ou la calculatrice, peut nous permettre de trouver le Ratio.
Si j'ai bien compris, si je transmet 3 watts et que seulement 1.5 est reflechi, j'ai un ration de 2:1. L'ideal est 1:1, mais dans la pratique, on ne fais qu'approcher de 1:1....


Parceque dans le fond, j'ai plus ou moins besoin d'avoir une lecture precise de ma puissance de sortie en watts. Mon Sierra vas toujours etre quelques part entre 1.5 et 3 watts, selon la bande. Je vais deja avoir un tout petit (1 pouces 1/4) watt-metre et S-metre analogique.

Donc, je pourrais peut-etre m'acheter directement un SWR meter, pour le HF, QRP, si ca existe ? Mais bon... mettre plus que $250 pour un SWR meter, sur un rig QRP c'est peut-etre un petit peu... "overkill"...


Je me suis trouvé un petit meter analogique qui offre trois echelles : Watts (0-5), S-meter (logarithmique, s0-s9 + 30 dB), SWR (0 a 3, ensuite on est dans le rouge jusqu'a 4 ou 5). Peut-etre que ce serais suffisant. J'ai un circuit quelque part pour un homebrew SWR meter. Je pourrais essayer de l'adapter. Mais je me demande si ca serais suffisant.

En QRP, tu le sais bien, faut minimiser les pertes. Alors, n'ayant deja pas trop de watts a gaspiller, je veux m'amuser a experimenter et a utiliser un systeme d'antenne optimisé.


Dans le manuel de mon Sierra, on recommande de faire bien attention au SWR et de ne pas l'utiliser a des puissance excessive ( > 3.5 watts ;-) ) avec un SWR plus grand que 2:1, pour eviter d'endommager le transistor de sortie.


J'imagine que je vais m'habituer a toujours avoir un oeil sur la diode du tuner. Elle est eteinte quand le SWR est acceptable.
Je vais probablement y aller avec le Emtech ZM-2 comme tuner.


http://emtech.steadynet.com/zm2.shtml


Je prevois commander tout ca d'ici quelques jours. Le temps que la greve des postes se termine. ;-)

[VA2JOT Jacques]

Si j'ai bien compris, si je transmet 3 watts et que seulement 1.5 est reflechi, j'ai un ration de 2:1. L'ideal est 1:1, mais dans la pratique, on ne fais qu'approcher de 1:1....
Non, ce ratio indique le rapport entre l'impédance de source et celle de la charge. EX: à 2:1 en présumant une source de 50 Ohms. t'as une charge de 25 ou de 100 Ohms et elles vont  réfléchir la même quantité de puissance.

[VE2PID Pierre]

Bonjour Christian,

Le calcul à effectuer pour déduire le ROS (SWR) avec ce wattmètre est un peu plus complexe: Il faut d'abord faire le ratio du réfléchi sur le transmis (forward). Pour reprendre ton exemple, si le transmis est de 3,0 W et le réfléchi est de 1,5 W, ce rapport est de 1,5/3,0 = 0,5.

En général, si ce rapport vaut r, alors, le ROS (SWR) s'obtient avec l'équation ROS = (1 + √(r))/1 - √(r)) où √ signifie la racine carrée.

Donc pour ton exemple, ça donnera un ROS = (1 + √(0,5))/(1 - √(0,5)) = 1,707/0,293 = 5,83:1 environ... trop élevé pour les rigs 'solid state' récents qui bloquent automatiquement par protection toute transmission donnant un ROS supérieur à 3:1. Et en plus, en enlevant cette protection, ce n'est pas 3 W qui serait  livrés à l'antenne mais, à la limite, 3,0 - 1,5 = 1,5 W ... pas très intéressant isn't it ??

Dans le cas d'un match 'idéal', aucune énergie ne sera réfléchie, le r sera égal à 0 et la formule donnera (1+0)/(1-0) = 1 donc un ROS idéal de 1:1.

Le wattmètre en question est utile pour mesurer les deux puissances, c'est pour cela que je l'utilise, mais pour le ROS, mieux vaut un vrai ROS mètre.
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Pour ton synto, ne pas oublier les pertes d'insertion...et les projets futurs d'antenne que tu auras; le synto va consommer un peu d'énergie. Les champions de très faible consommation dans cette catégorie sont les syntos automatiques en L comme ceux d'Elecraft (T1) ou LDG (Z-817) par exemple. Si j'étais toi, j'irais plutôt vers l'option syntos automatiques . . . pour que tu aies plus de souplesse côté facilité d'utilisation d'antenne. Mais c'est ton choix "éclairé" qui comptera évidemment...

[VE2VAE Christian]

VA2JOT Jacques :
Non, ce ratio indique le rapport entre l'impédance de source et celle de la charge. EX: à 2:1 en présumant une source de 50 Ohms. t'as une charge de 25 ou de 100 Ohms et elles vont  réfléchir la même quantité de puissance.

Hello Jacques. Ah bon... Ca explique pourquoi lorseque les deux aiguilles (forward et reflected) indiquent la meme puissance, b'en elle ne se croisent pas vis-a-vis la ligne de ratio 1:1. J'ai examiné les cadran de pres, et j'avais trouvé ca étrange... Donc, le ratio n'est pas un ratio de puissance, mais plutot un ratio d'impedance...

VE2PID Pierre :
Le calcul à effectuer pour déduire le ROS (SWR) avec ce wattmètre est un peu plus complexe: [...] le ROS (SWR) s'obtient avec l'équation ROS = (1 + rac(r))/1+rac(r)) où rac signifie la racine carrée.

Hello Pierre... Bon, je parlais de calcul mental... je pense qu'on vas prendre la calculatrice... Hi !

VE2PID Pierre :
Pour ton synto, ne pas oublier les pertes d'insertion...et les projets futurs d'antenne que tu auras; le synto va consommer un peu d'énergie. Les champions de très faible consommation dans cette catégorie sont les syntos automatiques en L comme ceux d'Elecraft (T1) ou LDG (Z-817) par exemple. Si j'étais toi, j'irais plutôt vers l'option syntos automatiques . . . pour que tu aies plus de souplesse côté facilité d'utilisation d'antenne. Mais c'est ton choix "éclairé" qui comptera... évidemment.

Hum... Je pensais me bricoler un tuner manuel en L-match, qui ont moins de pertes, apparament. Un tuner comme ca ne prends que deux pieces (dans sa version la plus simple) : une bobine et un condensateur variable. Je me suis deja acheté quelques pieces, comme une "rotary switch" pour "switcher" a differentes position sur la bobine.

Mais... peut-etre que je vais me trouver une solution commerciale, ou en kit : quelque chose pour commencer a operer bientot. Et ensuite, je pourrai toujours m'amuser a me bricoler un autre tuner.

J'ai vu le auto-tuner de Elecraft. Mais pour demeurer dans "l'élégance de la simplicité" (comme ils disent) du Sierra, et aussi pour le fun, je me sens plutot attiré par un tuner constitué de composantes simples, qui n'a pas besoin de pile pour fonctionner.

Mais il faut penser a l'aspect pratique aussi, et de ce coté, tu as un bon argument.

De toute facon, je commence a comprendre que c'es pas juste avec les antennes qu'on experimente. Ca prends quelques rigs, quelques tuner, quelques meters, quelques antennes... quelques compte de banques... ;-)

Merci pour le partage de connaissance et votre temps. Je vais aller voir le tuner de LDG, j'en ai deja entendu parler...

[Jean-Pierre VA2SG]

J'en ai un ZM2, je l'aime bien. Il a un tres bon range.

[VE2VAE Christian]

VA2SG Jean-pierre : J'en ai un ZM2, je l'aime bien. Il a un tres bon range.

Salut Jean-Pierre. Oui, j'avais prévu me commander le tuner de Hendricks (BLT), mais ils disent que ca "tune" bien de 40m a 15m environ. Pour le 10m, on est en-dehors du range. Mais il y a moyen de le modifier. Sur le site de Hendricks, il y a un pdf qui explique la modif.

Ca correspond aussi aux commentaires que j'ai eu d'un proprietaire de Sierra qui as les deux tuner : le BLT de Hendricks et le ZM-2 de Emtech. Il dit effectivement que le ZM-2 a un meilleur range... et qu'il en est tres satisfait. Il l'utilise plus que le BLT.

Comme j'ai le defaut d'etre perfectionniste... et que le ZM-2 est un Z-match, et non un L-match... j'hesitais un peu... Mais je pense que ca serait une des solutions accessible et facilement realisable, avec laquelle je pourrais vivre en tout cas.

Et je me construirai un L-match vraiment "home-made" plus tard, pour le fun...

[VE2PID Pierre]

Bon, je parlais de calcul mental... je pense qu'on vas prendre la calculatrice... Hi !

On voit bien que ce Wattmètre n'est pas l'idéal pour déterminer le ROS. Par contre, si on veut savoir quelle est la puissance réelle qui sort du rig (forward), ou si le système ligne de TX-Antenne nous retourne de la puissance (reflected), indice d'une mauvaise adaptation, c'est le genre d'instrument qu'il faut. Les ROS mètres quand à eux contiennent des coupleurs qui 'déduisent' le ROS à partir des valeurs de puissance injectées et réfléchies sans que l'on ai à faire les calculs.

Mais il faut penser a l'aspect pratique aussi, et de ce coté, tu as un bon argument.

En ce qui me concerne, l'aspect que je trouve le plus pratique avec un synto automatique est son utilisation en portable. Je me suis fabriqué une antenne multi-bandes apparentée à la G5RV. Avec cette seule antenne, il m'est possible d'opérer sur toutes les bandes HF en haut de 40 m.

Au début de chaque activité, je fais d'abord le tour des bandes projetées pour que le synto trouve les bonnes combinaisons de L-C pour cette antenne. Et comme en plus il les mémorise, les changements de bandes ultérieurs se font en un rien de temps. On peut passer d'une bande à l'autre, instantanément et dans n'importe quel ordre. Ces syntos automatiques (T1, Z-817, ...) détectent les changements de bande et font les adaptations en une seconde environ, grâce aux données qu'ils ont mémorisées.

Je préfère cette méthode (une multi-bandes + ATU) à celle à l'opposé... où je devrais changer d'antenne chaque fois que je passe à une autre bande et re-syntoniser manuellement. C'est évidemment une question de goût. D'autres préfèrent travailler différemment, et c'est correct... 

[VE2VAE Christian]

VE2PID Pierre : Par contre, si on veut savoir quelle est la puissance réelle qui sort du rig (forward), ou si le système ligne de TX-Antenne nous retourne de la puissance (reflected), indice d'une mauvaise adaptation, c'est le genre d'instrument qu'il faut. Les ROS mètres quand à eux contiennent des coupleurs qui 'déduisent' le ROS à partir des valeurs de puissance injectées et réfléchies sans que l'on ai à faire les calculs.

Hello Pierre,

Tu me fais realiser une chose... dans le fond... je n'aurais pas besoin de refaire les calculs a chaque fois. Je pourrais tres bien me preparer un petit tableau dans excel, l'imprimmer et le faire plastifier. Ma puissance de sortie (forward) vas toujours etre entre 3.5 et 1.5 watts (la puissance de sortie du Sierra diminue en montant en frequence).  Donc, je n'aurais qu'a calculer, pour chaque demi-watt environ, selon ce que j'ai comme puissance reflechie, la valeur que ca donnes en ROS, ou SWR. Un coup d'oeil a mon tableau : 3 watts forwarded, 0.5 reflected, me donnerais la valeur du SWR (ROS).

Puis meme, dans le fond, le rapport SWR, on s'en fout, en autant qu'il soit bas: c'est ca qu'on veut. Ce qui est important pour moi, c'est d'avoir une indication pour m'aider a "tuner" et a m'assurer que l'energie retournée par l'antenne, est la plus basse possible. Et je veux pouvoir modifier des choses dans le systeme "antenne - ligne de transmission" et voir si j'ai réussi a abaisser l'énergie "reflected".

VE2PID Pierre : En ce qui me concerne, l'aspect que je trouve le plus pratique avec un synto automatique est son utilisation en portable. Je me suis fabriqué une antenne multi-bandes apparentée à la G5RV. Avec cette seule antenne, il m'est possible d'opérer sur toutes les bandes HF en haut de 40 m.

Bon, bien justement, c'est ce genre d'antenne que je veux me fabriquer. Un doublet (puisqu'a proprement parler, la "dipole" ne doit porter ce nom qu'a sa frequence de resonnance ) alimenté par une ladder line. Le tuner permetant alors d'utiliser le tout d'environ 40m a 10m, a condition d'avoir les 2 elements de la bonne longueur, grosso modo le tout mesurant environ 70 pieds.

J'ai repensé a l'avantage d'un tuner automatique. Ce qu'il vas m'arriver avec un tuner manuel, c'est qu'a chaque fois que je vais changer ma frequence... et c'est rien que ca qu'on fait quand on ecoute la radio, on se deplace tout le temps... donc, a chaque fois, je vais devoir reajuster legerement mon tuner... Bon, c'est moins pire que ca as l'air, parceque je peux passer 15 minutes a passer de 7.130 Mhz a 7.140., a faire l'aller et le retour. Donc, je vais surement avoir besoin de retoucher constamment le tuner, aux trois minutes disons, toujours un petit fine-tuning a re-faire... Mais en ecoute c'est moins important. On s'en rends compte tout de suite si on est pas bien "tuné": le signal est moins fort. C'est quand je vais me decider a transmettre que ca vas devenir important d'etre bien "tuné".

Je me suis déja fabriqué une "magnetic loop antenna" pour l'ecoute des ondes courtes. C'etait une antenne avec un petit tuyau de cuivre qui avait la forme d'une boucle de 1 metre de diametre. La boucle etait terminée par un petit condensateur variable. Je pouvais syntoniser mon antenne de 6 a 15 mhz environ. Le tuner etait l'antenne et vice versa.  Le fine tuning etait tres etroit. J'avais pris l'habitude, en ecoute, de refaire regulierement le tuning, juste a l'ecoute, quand on entendais le signal augmenter quand on tournait le condensateur (confirmé par le S-metre), on savais qu'on etais au bon endroit.

Comment ca marche avec un tuner automatique quand tu change de frequence ? Disons que tu fais ton auto-tuning a 7.130 Mhz et que dix minutes plus tard, tu est rendu a 7.140, mais que tu n'as pas fait de re-tuning depuis 7.130.

Aussi, contrairement a toi, moi, pour changer de bande, ca peut me prendre une bonne minute. J'ai un module a retirer et je dois mettre l'autre a la place. Donc, je vais surement moins me promener d'une bande a l'autre. J'imagine qu'en genreral, je vais me promener surtout sur les memes 2 ou 3 bandes et que de temps en temps, je vais aller voir ce que ca donnes sur une autre.

Pour revenir au WM-2 d'OHR... (c'est le sujet de ce "post" apres tout), je pense que c'est bel et bien le genre d'appareil qui m'aiderais a m'assurer en tout temps que l'energie "reflechie" est la plus basse possible et que j'opere avec un systeme ligne-antenne avec des valeurs de ROS acceptable. 

Idealement, j'aimerais bien que le cadran du WM-2 soit un peu plus détaillé, avec plus de graduation, pour pouvoir lire 3.2 ou 3.4 par exemple.
Bon, je sais... Je coupe les cheveux en quattre...

Ce souci de precision toujours.... 

[VE2PID Pierre]

Comment ca marche avec un tuner automatique quand tu change de frequence ? Disons que tu fais ton auto-tuning a 7.130 Mhz et que dix minutes plus tard, tu est rendu a 7.140, mais que tu n'as pas fait de re-tuning depuis 7.030

Salut Christian..

Je vais un peu plus loin que ta question en décrivant la manière d'utiliser les 'ATUs' au cas où tu serais intéressé éventuellement par cette option...

J'ai en fait 3 syntos automatiques QRP: Le T1 d'Elecraft, le Z-817 de LDG et le synto interne dans le KX1.

Pour les deux premiers: On commence par choisir une fréquence avec la radio. Ensuite, on appuie sur le bouton 'tune' du synto utilisé. Une DEL se met alors à clignoter. Ensuite dans les trois secondes, il suffit d'envoyer une chaine de 'dits' rapides avec la clé de morse. Le synto va alors chercher la bonne combinaison, et lorsqu'il l'aura trouvée, la DEL ne clignotera plus et restera allumée, signalant que la syntonisation est terminé. On arrête à ce moment d'envoyer les 'dits' et ces syntos mémorisent alors les valeurs d'inductances et de capacitances finales. Le temps requis est en moyenne de 3 secondes.

Concernant ta question, j'ai remarqué avec mes antennes que ces valeurs restent correctes sur toute la portion des bandes en CW (ex 7,000 à 7,070 MHz sur le 40 mètres), ce qui signifie qu'en changeant de fréquences mais en restant dans la même bande, les différences sont très minimes et il n'est pas nécessaire de re-syntoniser.

On passe si désiré à une autre bande et on recommence le même processus. Mais si on revient sur une bande déjà syntonisée, le synto va commencer par utiliser les réglages mémorisés, donc il va obtenir la bonne combinaison en une fraction de seconde.

Avec un keyer comme le PicoKeyer, on peut aussi envoyer un signal constant ou une chaine de dits via l'option U de ce keyer que tu connais sans doute. Mais il faut faire attention avec un signal constant (key down) car la puissance du signal réfléchi risque d'endommager le final de la radio au début de la syntonisation. Ne pas trop s'attarder...

Avec un FT-817, il est possible d'aller encore plus vite en le reliant via un cable spécial au T1 ou au Z-817. Ces syntos communiquent alors avec le 817 et se réajustent automatiquement lors d'un changement de bande.

Finalement, pour le KX1, comme le synto est intégré à l'appareil, quand on change de bande, le synto s'ajuste automatiquement (via les réglages mémorisés) en une fraction de seconde, sans que l'on n'ait rien à faire.

Il va sans dire qu'il faut re-syntoniser si on change de lieu d'émission ou de type d'antenne. Mais dans mon cas, pendant chaque sortie QRP/Portable, je garde la même configuration d'antenne. En moins d'une minute, au début de chaque sortie, je fais la synto et la mémorisation des réglages reste la même pendant toute l'activité.

Voilà... BTW, j'ai 'battu' aujourd'hui mon propre record km/W pour 2011. À partir d'un point dans FN45ai, j'ai contacté UA6GR à 8225 km (579-559) en CW, avec le Ten-Tec R4020 4 W 14,026 MHz, un V-inversé dont la pointe était à 33 pieds, chaque branche mesurant 32 pieds et alimentées par une ligne ouverte de 450 Ω. Le synto était le Z-817 de LDG. Ça fait donc 2056 km par Watt !

Preuve qu'on peut obtenir de bons résultats avec peu de puissance et une antenne très simple à fabriquer tout en étant peu coûteuse... Preuve aussi que les "conditions" ne sont pas toujours mauvaises en HF.

Et ne pas oublier: Qualité Requise: Patience 

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[Jean-Pierre VA2SG]

Oui, c'est exact.

Les réglages en mémoire pour une bande ne conviendront peut-être pas par exemple si l'on passe de 7.032 a 7.220  ou 14.060 à 14.342, mais là, on parle de plages réservées à d'autres modes. Un réglage suffira généralement pour toutes les portions CW. Il y a peut être sur le 80m qu'il serait prudent de resyntoniser, exemple, passant de 3.505 à 3.575, la longueur d'onde à la base est plus longue, encore que cela dépend de l'antenne. Ne te casse pas la tête avec ca Christian.

[VE2VAE Christian]

All rigth !

B'en merci de ces explications. Et puis c'est tant mieux si j'ai juste a "tuner" une fois, quand je change de bande.

Dans ce cas, le petit tuner manuel de Emtech vas faire l'affaire.


Pour revenir au WM-2, je remarque qu'il y a aussi une echelle 0 a 1 watt. Ca dois etre pratique pour mesurer le "reflected" qui ne dois pas etre tres élevé en QRP quand on est bien "tuné".

Je pense que c'est les deux principales qualités de ce petit watt-metre : il est capable de mesurer des très petites valeurs, et il a une bonne précision.

[VE2PID Pierre]

Pour revenir au WM-2, je remarque qu'il y a aussi une echelle 0 a 1 watt

En fait, il a 3 échelles.. 0-10 W, 0-1 W et même 0-100 mW... Ça permet des mesures en QRPp (moins que 1 W) avec des rigs genre RockMite par exemple.

[VE2VAE Christian]

On avais déjà parlé ce ce petit wattmetre de Oak Hill Research, parfait pour le QRP.

Je veux aussi m'en servir comme aide supplémentaire pour ajuster mon "antenna tuner" manuel, et vérifier le SWR obtenu.

Mais je me demandais si ca ne serais pas trop compliqué de re-calculer le SWR a chaque fois. Je me suis aperçu que non, au contraire.

Regardez-ça.

Je me suis créé un petit fichier excel, ou on as :
le "forward power (watts)",
le "reflected power",
le SWR correspondant (SWR = (  ( Racine Car. du F) + ( Racine Car. du R) / ( Racine Car. du F) - ( Racine Car. du R) ).



Dans mon cas, la limite a ne jamais dépassé (pour proteger le final de mon Sierra) est un SWR de 2:1.

Or, on se rends compte, que quand le Reflected est 10 fois plus petit que le forward, le SWR est toujours un peu plus bas que 2, soit 1.92 : 1

C'est la que ca devient interessant, parceque le Wattmetre WM-2 a justement un rapport d'echelle de 10.


Image source : http://www.ohr.com/wm2det.htm

Autrement dit : je transmet un bref moment, je verifie la puissance "forward" ,ca nous donnes supposons 3.5 watts.
Maintenant, j'ajuste les boutons pour "reflected" et je change l'echelle (1 W au lieu de 10W).
Je transmet encore une autre petite shotte. Si l'aiguille monte au meme endroit, mon SWR est a 1.92.
Si l'aiguille est plus basse, le SWR est encore meilleur (Reflected 20 fois plus bas que Forward : SWR de 1.58 : 1).

Evidemment, le but, c'est d'avoir le meilleur SWR possible, et c'est a ca que sers le tuner, mais ca fait un moyen rapide de s'assurer que le SWR est a l'interieur des limites a ne pas depasser.