Nota : voir en fin d’article les dernières modifications apportées à ce montage.
Le Wattmètre construit ici est extrêment simple à reproduire et est destiné à mesurer des puissances HF faibles allant jusqu’à 5 Watts. Comme le montre son schéma, il est constitué d’une petite charge fictive de 50 Ohms faite de 3 résistances céramique de 150 Ohms 5 Watts montées en parallèle, ce qui permettrait de dissiper une puissance allant jusqu’à 15 Watts. La charge fictive (1) est montée dans un petit compartiment blindé fait à l’aide de chutes de bakélite cuivrée simple face.Une diode 1N914 récupère l’alternance positive HF pour l’envoyer vers un circuit de mesure via un condensateur by-pass de 1nF. La tension positive récupérée est dirigée vers un galvanomètre de 500uA via une résistance ajustable d’étalonnage ( ou un potentiomètre ).
Si la résistance du galvanomètre ajoutée à celle du potentiomètre d’étalonnage est élevée, la tension continue récupérée à la sortie du condensateur by-pass est la tension de crête du signal HF. En effet, la constante de temps de décharge du by-pass à travers la résistance de charge est si grande par rapport à la période du signal de Haute Fréquence, que le condensateur n’a pas le temps de se décharger avant la prochaine alternance. Il s’en suit que l’on récupère bien la tension de crête en sortie du by-pass. Une mesure a d’ailleurs été faite à l’aide d’un voltmètre électronique. A l’aide de sa sonde HF directement branchée sur la charge fictive, j’ai relevé une tension efficace de 8,6V. Une seconde mesure faite en continu en sortie du by-pass m’a donné une valeur de 12V. La tension de crête étant égale à Veff * 1.414, on retrouve bien les 12V de crête. Ceci est important pour l’étalonnage.
Le circuit de prélèvement étant finalisé, passons au circuit d’affichage et son étalonnage.
L’étalonnage s’effectue en établissant un tableau de correspondance entre les puissances HF et les microAmpères affichés sur le galvanomètre. Pour ce faire, il suffit à travers l’inverseur 5W/2W non pas d’injecter le signal HF de la charge fictive, mais d’injecter provisoirement une tension continue variable simulant celle reçue par la charge fictive.
- Pour 5 Watts ( sous 50 Ohms ) la tension de crête est de 22,3 Volts. On calcule cette tension à partir de la formule : P = E² / 2R. On règle donc la tension à 22,3V, puis en agissant sur le potentiomètre de 100 kOhms, l’aiguille du galvanomètre est amenée à pleine échelle. Les 500uA de mon galvanomètre correspondent alors à une puissance HF de 5 Watts.
- Pour 2 Watts, on répète l’opération, mais dans ce cas, la tension donnant une déviation maximum de 500uA sera égale à 14,1V .
- Il suffit de faire varier la tension comme dans les tableaux ci-dessous et relever pour la puissance voulue la valeur en uA affichée par le galvanomètre.
- Après l’étalonnage, on soude définitivement la sortie du by-pass sur l’inverseur 5W / 2W.
Voici les tableaux relevés :
Gamme de 5 Watts:
Puissance |
Tension de crête calculée |
Valeur du galva en uA |
5W |
22,3V |
500uA |
4W |
20V |
450uA |
3W |
17,3V |
380uA |
2W |
14,1V |
320uA |
1W |
10V |
220uA |
0.5W |
7V |
160uA |
Gamme de 2 Watts :
Puissance |
Tension de crête calculée |
Valeur du galva en uA |
2W |
14,1V |
500uA |
1,5W |
12,2V |
420uA |
1W |
10V |
340uA |
0,5W |
7V |
240uA |
0,25W |
5V |
180uA |
Ces tableaux correspondent évidemment à « mon » galvanomètre. Les valeurs peuvent varier suivant le galvanomètre utilisé. Un 500uA reste un maximum pour une mesure en faible puissance, celui-ci était disponible. Ma préférence aurait été un 100uA.
Voici deux autres photos du Wattmètre :
(1) Une charge fictive remplace une antenne. Cette charge a pour rôle de simuler l’impédance théorique d’une antenne qui – dans les équipements modernes – devrait se situer vers 50 Ohms, puisque l’impédance de sortie des émetteurs de nos jours est de 50 Ohms. Elle se compose donc d’une résistance de 50 Ohms. C’est une résistance car lorsqu’une antenne est correctement adaptée à l’émetteur, son impédance est théoriquement purement résistive et ne comporte pas de partie réactive ( inductive ou capacitive ). Dans la pratique cette charge fictive permet donc de mettre au point un émetteur « proprement » sans qu’il émette dans l’atmosphère durant son réglage.
Références :
- WIFB , Doug De Maw, QRP NoteBook Editions ARRL.
- G4FAI , Tony Smith, article intitulé « QRP RF Wattmeter » publié dans une édition spéciale « Introducing QRP » de la revue « Practical Wireless » de 1985.
Complément d’article : en fouillant sur le Web, j’ai trouvé un article de Steve, AA5TB, écrit en février 2010 dans Ham-Mag n°13 et traitant du même sujet avec une approche similaire. On peut consulter cette revue ici , le wattmètre est décrit à partir de la page 19.
Un aimable commentaire venant de Teddy , CE3EZS, me fait part de sa remarque :
« En regardant votre projet, j’ai réalisé que vous avez utilisé des résistances en céramique, ces résistances sont malheureusement très inductive (fil), elles ne servira pas à avoir des mesures relativement fiables.
Utiliser des résistances de carbone, vous trouverez dans les magasins et il ya 3 watts, vous pouvez utiliser 20 résistances de 1000 Ohm 3 Watts en parallèle et aura une charge fictive de 50 Ohms et 60 watts à un prix raisonnable. «
En effet, lorsque j’ai passé ma charge fictive sur un pont 50 Ohms, j’ai été surpris de ne détecter qu’un nul très flou, voire une déviation minimale ( mais très loin d’être nulle ). Ceci semblait bien indiquer que ma charge fictive comportait une partie réactive importante. Sur ses conseils , je viens de remplacer mes 3 résistances céramiques par cinq résistances de 10 Ohms 2 Watts au carbone. Au pont de mesure, le nul était presque parfait, même vers 25 MHz. Je viens donc de remplacer ma charge fictive d’origine par celle représentée ci – dessous. Encore merci pour ce commentaire !
[…] Wattmètre construit ici est extrêmement simple à reproduire et est destiné à mesurer des puissances HF faibles allant […]
Bonjour,
Pourquoi la formule est P = E² / 2R et non pas P=E² / R ?
Cdt
Comme expliqué dans mon mail, il s’agit d’une puissance exprimée en fonction de la tension de crête prélevée dans ce type de montage.
cdlt.
merci pour cet article très clair. 73 isabelle F4GBV
Bonjour,
Article très intéressant et bien illustré.
Juste une petite remarque, constructive bien sûr, le seuil de la diode fausse légèrement la mesure, on peut en tenir compte dans le calcul pour améliorer un peu la précision.
Bravo et merci d’avoir partagé cette expérimentation.
Cdlt
C’est exact et merci pour votre remarque. Construire un wattmètre précis reste quelque chose de complexe, alor que nous en avons vraiment besoin …
Bonjour sur le deuxième montage en général ce type de résistance sont a couches métallique et non carbone comme il se doit en HF.. pour le prix de quelques résistances vous avez des résistances spéciales 50ohms qui monte a plus de 6ghz sur le net on en trouve pour 4 ou 5 euros. regarder a quoi ça ressemble … » http://www.emc-rflabs.com/Passive-Components/High-Power-Terminations/Flange » ..
cordialement robert
Merci beaucoup pour l’info.
Bonjour Jean-Claude
En voyant votre article, je me suis dit pourquoi pas essayer d’en faire un; et j’en ai fait un, c’est très facile, ça marche du premier coup; pour om bricoleur qui n’a pas envie d’acheter un milli wattmètre; merci encore Jean-Claude pour cet article
73 Jean-Louis
Bonjour Jean-Louis,
le blog est là pour cela. Concernant cet article, 2 OM’s ont d’ailleurs suggéré des corrections car le choix des résistances initiales était mauvais. Si l’échange se fait dans les deux sens, il est bénéfique pour tout le monde.
Merci pour votre commentaire.
73’s JClaude