dimanche 20 avril 2014

PONT SWR WiFi DIY (mesurer le TOS)


EN COUR DE CONSTRUCTION

  • Le but :

Adapter au mieux l'impédance d'une antenne.
Si comme moi vous construisez quelques antennes WiFi, il est indispensable de pouvoir mesurer l'accord en impédance de votre réalisation. Si votre équipement WiFi est construit de sorte que l'impédance de sortie est de 50 Ohms, il faudra une antenne présentant une impédance se rapprochant le plus possible de 50 Ohms.
C'est ce qu'on appel l'adaptation d'impédance. Si l'antenne n'est pas adaptée, si elle présente une impédance non conforme à l'émetteur ou au récepteur, il y perte de puissance utile ou perte de signal reçu.

Le montage présenté ici ne permet pas une mesure précise mais permet de régler au minimum le taux d'onde stationnaire (SWR) d'une antenne fabrication maison, en utilisant le principe de la mesure comparative.

A noter que ce montage permet les mesures en WiFi à 2,4 GHz, mais peut être également utilisé de 150 MHz à 3 GHz. La puissance max en entrée de ce pont de mesure est de 23 dBm (200 mW)


  • Le principe :

Le principe de ce montage est simple. L'équipement WiFi émet son signal à 2,4 GHz à la fois vers la sortie antenne et à la fois dans une résistance de référence de 47 Ohms (proche de 50 Ohms).
L'analyse consiste à mesurer le déséquilibre en tension entre la résistance de référence de 47 Ohms et l'antenne connectée à la sortie. Si la tension mesurée est infime, cela veut dire qu'il n'y a pas de déséquilibre entre antenne et résistance. L'antenne présente donc une impédance proche de 50 Ohms.
Si la tension est importante cela veut dire qu'il n'y a pas le même débit entre résistance de référence et antenne. Donc l'antenne n'est pas proche des 50 Ohms : pas bon.
Dans ce montage j'utilise des résistances de 47 Ohms, pour être puriste il faudrait des résistances de 50 Ohms, mais entre 47 et 50 Ohms ...... la différence est minime.


  • Le schéma de la sonde :



  • La sonde :



  • L'implantation des composants CMS :



  • Le module de mesure :


Un petit montage à base d'amplificateur opérationnel est indispensable car les mesures de tension en sortie de la sonde n’excèdent pas 500 m Volts. De plus le signal WiFi n'est pas constant mais est émit sous forme de trames très courtes (burst) quasi invisibles pour un voltmètre classique.
Il faut donc en sortie de la sonde envoyer la tension mesurée vers un étage buffer / peak hold.

  • Schéma de l'étage buffer / peak hold : 







  • Le montage sur Veroboard :




  • Interprétation de la mesure :

Puisque nous mesurons une tension, il va bien falloir l'interpréter en terme de puissance réfléchie due à la désadaptation d'impédance de l'antenne.

Sur une antenne Bi-Loop bien accordée, qui est ma référence, et que je connais, je mesure 4,5 Volts lors de l'émission du signal WiFi.
Si je touche l'antenne Bi-Loop durant l'émission, la tension mesurée descend à 3,3 Volts
Sur une charge  résistive de 47 Ohms ( voir plus bas ) je mesure 4,3 Volts
En absence d'antenne, SWR infini, je mesure 1,5 Volts
Un court circuit à la place de l'antenne , je mesure 2,1 Volts.

On a donc en sortie de l'étage buffer / peak hold une tension qui chute en cas de désadaptation de l'antenne.
Ce n'est certes pas un SWR mètre de précision, mais il permet tout de même de déceler une désadaptation importante d'une antenne.


  • La charge 47 Ohms :