PEP x RMS :            

 

"... Quando assobio o rádio entrega 100 Watts mas quando eu falo a potência não passa de 20 ..."

     Esta deve ser uma das frases mais ouvidas nas faixas de HF nos dias de hoje. Os resultados da ansiedade que aparece logo após estas medidas normalmente é uma "parafusite aguda", com os efeitos colaterais tradicionais: o aumento na emissão de espúrios do equipamento, geração de harmônicos, uma fonte de alimentação que agüente o novo consumo e termina com uma briga com os usuários das freqüências adjacentes que, normalmente, são taxados de culpados por não terem um bom filtro no receptor! 

O que devemos nos perguntar na hora de efetuar uma medida de potência é:

* Qual a forma de onda que está sendo gerada?

* Este sinal dura tempo suficiente para que o medidor de potência dê a indicação correta?

* A leitura deste medidor acontece em uma só freqüência ou é resultado da soma de várias outras?

* Os resultados da medida foram Watts PEP, RMS, ambas, nenhuma, pico, de entrada, etc? 

    É necessário, antes de tudo, saber dos limites dos estágios de potência dos transceptores que usamos. E de antemão aceitar que "PEP" é, no final das contas, "RMS", se demos tempo ao medidor de potência para que ele nos mostre este valor. 

" E esse tal de RMS? " 

    A diferença entre PEP e RMS? Bem, a primeira varia ao longo do tempo mas não passa de um valor máximo. A segunda é a potência dissipada por uma carga quando a esta for aplicado uma tensão alternada senoidal. Observar o seguinte exemplo: uma voltagem contínua de 70,71 Volts (Vdc, portanto) e uma carga de 50 ohm, descobriremos que a potência dissipada por esta carga será igual a: 

Vdc2 / Carga = W ==> 70,712 / 50 ==> 5000 / 50 = 100 Watts 

    Estes 100 Watts vão aquecer a carga e assim podemos medir a temperatura desta. Admitamos que após um minuto a temperatura estabilize em 30°C. Agora ao invés de usar os 70Vdc, usaremos o nosso transceptor como uma fonte de corrente alternada. Selecionando o modo CW, aplicamos um sinal de 7MHz a esta mesma carga. Vamos aumentando a potência até que a temperatura chegue aos mesmos 30°C anteriores. Ora, se em ambos os casos conseguimos dissipar energia na carga, na forma de calor, e esta atingiu a temperatura de 30°C, com toda a certeza temos 100Watts sendo entregues pelo transmissor. Porém ao usarmos um osciloscópio para medir a voltagem entregue pelo transmissor, descobriremos a seguinte imagem:

    Temos aqui a letra "K" em código Morse. É fácil de verificar que a voltagem excursionou entre +100V e -100V. O que temos aqui então são 100Vpico ou 200Vpp (pico a pico). Aí aparece uma questão: como é possível que uma voltagem de valor "100" ou mesmo "200" pode gerar a mesma quantidade de calor que aqueles 70 Volts anteriores?

    Basta olhar a figura. Enquanto que os 70 Volts permaneceram estáveis ao longo do tempo o sinal do transceptor mudava de polaridade 7 milhões de vezes por segundo. É certo que em muitas vezes ele esteve em +100 ou -100 Volts. Mas também foi igual a zero ou outros valores pequenos e grandes.

    Não temos como negar que este sinal de 200Vpp (100Vp) aquece a carga a 30°C, tal e qual os 70,71Vdc. O que nos falta então é uma fórmula que transforme os 100Vp em 70,71Vdc. Temos então: 

Vrms = Vp X 0,7071 ou ainda Vrms = (Vpp/2) X 0,7071 

    Para calcular a potência, a formula é a mesma usada para os 70Vdc, anteriormente citada. Apenas se substitui a tensão contínua pela RMS: 

Vrms2 / Carga = Wrms

    E usando as tensões lidas no osciloscópio calculamos a potência do transceptor em CW: 

Vrms = Vp X 0,7071 ==> 100Vp X 0,7071 ==> 70,71V 

Vrms2 / Carga = Wrms ==> 70,712 / 50 ==> 5000 / 50 = 100 Watts 

"Ah ! Mas PEP é maior não é? " 

    NÃO! PEP nada mais é do que a potência RMS, calculada da mesma maneira que fizemos anteriormente. Apenas "escolhemos" a voltagem de pico do sinal. Sabendo que o estágio de potência do transceptor tem limites, impostos pelo projeto, distorções e etc, e que a voz é composta de formas de ondas diversas, temos que selecionar o maior valor de voltagem em um espaço de tempo e usar este valor para calcular a potência.

    Traduzindo PEP (Peak Envelope Power), chegamos à potência no pico do envelope de modulação. Aquele "no" é importante pois nos alerta de que este valor não está presente todo o tempo. Assim, quando ele ocorrer o medimos e o usamos para o cálculo da potência. Observar a figura abaixo:

    Aqui temos algo que poderia ser o nosso velho conhecido "Oooola". É fácil notar que há uma repetição na forma do sinal e que aquela senóide de 7MHz da letra "K" usada anteriormente agora está "envelopada" dentro de uma certa área da tela.

    A voltagem máxima nesta "área" é de 100Vpico. E este valor somente acontece de tempos em tempos. Assim, para expressar a potência quando usamos formas de ondas complexas como esta, para efeitos de transmissão adotou-se o PEP. Olhando para o desenho da letra "K" notaremos que os blocos que a compõe mantém a amplitude constante. No mesmo espaço de tempo, o nosso "Oooola" altera a amplitude. A área de cada pedaço destes é diferente e a potência é proporcional a esta área. 

" A "preguiça" dos Wattimetros. " 

    É fácil observar nos wattímetros o tempo que o ponteiro leva para sair do zero e estabilizar a indicação quando medimos um sinal CW. Com a modulação esta "inércia" causa a tal crise de ansiedade. Como a voz produz formas de onda com áreas variáveis, o nosso instrumento vai indicar aquilo que ele tiver "tempo" de mostrar.

    As diferenças entre o assobio e a modulação normal é que no primeiro caso estamos praticamente gerando uma senóide por tempo suficiente para a leitura ser efetuada. Durante a modulação normal, nem todos os wattímetros indicam o que devem se não tiverem sido construídos para tal fim. Daí a existência de instrumentos com retenção de picos, especialmente fabricados para ler formas de ondas variáveis e assim mostrar o valor PEP. 

" Processar é distorcer! " 

    Paralelamente, em SSB a potência é diretamente dependente da modulação. Isto significa que se não tivermos um processo que mantenha a modulação constante com certeza a potência vai variar, e muito. Por isso os 20 watts quando modulamos sem processamento de áudio ou RF. E como na comunicação em HF, na maioria dos casos, fidelidade não é o alvo, utilizamos circuitos que aumentam a voltagem daquelas partes menores do envelope (veja a figura anterior), o que acaba se manifestando como uma distorção, tolerável. Em contrapartida, a potência média crescerá - a área da figura aumentou - e os wattímetros convencionais mostrarão mais potência, que para um equipamento de "100 watts" pode ficar entre 50 e 90 watts, dependendo do instrumento e da quantidade de processamento utilizado. Já os wattímetros "de pico" mostrarão algo entre 70 e 100W, com ou sem processadores.

    Infelizmente, uma coisa que estes instrumentos não mostram são os produtos causados pela saturação nos estágios de potência dos transceptores. Assim, a "parafusite", principalmente nos ajustes de ALC, é a manifestação mais comum da crise de ansiedade causada pelos wattímetros. Uma coisa é processar áudio ou RF e ter os subprodutos destes estágios - a intermodulação e os harmônicos - removidos pelo filtro de SSB. Usamos estes recursos para aumentar potência média mas removemos o lixo no filtro de SSB ou em outro estágio com finalidade específica. Outra, completamente diferente, é alterar o ajuste do ALC, permitindo que excesso de excitação se traduza para aqueles que estão na mesma freqüência do "ansioso" como um ótimo processador de RF.

    Mas neste caso, os produtos que deveriam ser removidos pelo filtro de SSB não o são. E assim temos o splatter, bigodeira ou outros termos similares. Não há receptor nas freqüências adjacentes que se livre destes espúrios pois afinal eles são sinais de RF transmitidos. Já medi em 40m estações de "100W" que ocupavam os 2500Hz normais para um contato em SSB. Acima e abaixo deste "canal", imagens deste QSO, apenas com menor intensidade - 6dB abaixo do principal - que é apenas 1 unidade S. O wattímetro deveria estar mostrando uns 150 watts! Porém distribuídos da seguinte forma: 100W na freqüência mostrada pelo dial do operador, 25W nos 3KHz anteriores e mais 25W nos 3KHz superiores. Uma única unidade S!

    Este número (-6dB) é a chamada IMD (InterModulation Distortion), ou a distorção por intermodulação, que existe em qualquer amplificador. Porém aceitam-se valores que vão de -25 a -40dB abaixo do sinal principal. Qualquer coisa pior que -25dB revela alguma saturação. E se calcularmos usando 6dB para cada unidade S veremos o tamanho do estrago.

    Por isso, se o seu equipamento somente tem aquele punch com o ALC aberto ou se esta proteção deixa a modulação "presa", procure alterar a constante de tempo deste circuito. E para recuperar o punch use processador de áudio ou RF. Faltou "brilho"? Um filtro de SSB um pouco mais largo na transmissão pode resolver, ou um equalizador de áudio. O processador "embola"? Revise o ajuste do oscilador de SSB, que pode estar muito "dentro" do filtro. Ou então se o equipamento somente dispõe de processador de áudio - mas não de RF - reduza a quantidade de graves entre o microfone e o rádio. Já calculou quantos harmônicos de 300Hz cabem entre 600 e 2400 Hz? Os usuários do espectro agradecem.

 

  FONTE :  www.py.qsl.br