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Al fin!!! el circuito de adaptación calculado

En posts anteriores intentamos calcular los componentes de la “matching network” con diferentes sistemas con el objetivo de ahorrarnos el uso de un VNA (Vector Network Analizer), ya explicamos que no es un dispositivo muy accesible. El primer intento fué utilizado aproximaciones sucesivas y la intuición, y el resultado no fué muy bueno. El segundo con un DSR dongle, un directional coupler y un generador de ruido, tampoco obtuve unos resultados satisfactorios. El tercer intento con un vector impedance analizer, en este caso nos acercamos y creo que podríamos haber llegado a ajustarlo a pesar de que no llega a ser el instrumento más adecuado.

Al final compré un VNA USB por unos 200$ de un proyecto de kickstarter, no está mal teniendo en cuenta que un dispositivo comercial puede costar entre 6.000 y 20.000€ o que el precio del alquiler teniendo en cuenta el periodo mínimo puede estar entre 600€ y 1000€.

El resultado es satisfactorio (tal como se aprecia en la foto). resumiré el proceso para hacerlo aunque hay bastante documentación por Internet.

  • He cogido una placa  que tiene todos los componentes menos el módulo de radio, le he soldado un latiguillo coaxial en el pad en el que el módulo tiene la salida de antena, He soldado la malla del coaxial en el punto más cercano.
  • He modificado una carcasa para poder sacar el cable coaxial sin tener que dejarla abierta.
  • He montado todos los componentes, incluida la batería y todos los elementos de la carcasa, en dispositivos tan pequeños influyen en las características de la antena.
  • Conectado al VNA ahora hay que hacer las calibraciones, para la de circuito abierto he quitado el primer componente serie de la matching network, para el de cortocircuito he cortocircuitado la pista y para el de carga he soldado una resistencia SMD de 49,9 ohm (no he encontrado de 50) en paralelo con el cable.
  • Sustituyendo los componentes en serie de la línea de la antena por resistencias de 0 ohm he medido la impedancia compleja de la antena.
  • Con la medida de la antena y una aplicación de Smith Chart he calculado el valor de los componentes de la matching network.
  • Obviamente no he acertado a la primera, pero me he aproximado y en un par de interacciones más usando un poco el instinto (modificando ligeramente el valor de los componentes en el sentido en el que indican las reglas del Smith Chart) he llegado casi al centro del gráfico.

Curiosamente, si mido con el Vector Impedance Analizer el resultado no es tan perfecto y la frecuencia de resonancia no parece estar en los 868,130 Mhz, que es la frecuencia central de Sigfox.

¿porqué?

Pues yo creo que es porque la calibración le hice hace tiempo y he cortado el cable del DUT, simplemente hay que calibrarlo de nuevo y comprobar que todo es OK (aún así el valor de VSWR es bueno, solo estaría reflejando entre un 5% y un 6% de la potencia)

 

¿cuales son los siguientes pasos?

  • Para estar seguros al 100% calibraré los dos dispositivos para comparar con el mismo patrón, espero obtener resultados iguales, no solo parecidos.
  • He comprado unas ferritas para añadirlas al cable coaxial, de forma que tenga la mínima influencia en la alteración del plano de tierra.
  • Aparentemente el lugar en el que esté roscado no influye demasiado en las características de la antena, que queda por encima, pero haré algunas pruebas adicionales para asegurar.

Y, ¿para que sirve todo esto?

Pues sirve para que se transmita la mayor cantidad de la potencia a la antena, por un lado no se refleja y se disipa el el módulo de radio, por otro lado el dispositivo tiene mayor cobertura, por otro el consumo es menor. En definitiva toda una serie de ventajas fundamentales en un equipo de radio, pequeño, de bajo consumo y a baterías.

 

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