Herramientas: Carga Fantasma (I)

Las cargas artificiales o cargas fantasma (Dummy Load), son bastante usadas a la hora de comprobar la respuesta de los equipos. Suelen ser cargas resistivas que se conectan a un punto del circuito para ver la respuesta de este.

Una carga fantasma se pueden realizar de varias formas:

• Resistencias fijas
• Potenciómetros/reostatos
• Caja de resistencias
• Carga electrónica

Resistencias fijas

La forma más sencilla de simular una carga resistiva es... mediante una resistencia (obvio ¿no?). Lo malo de este método es que no siempre tenemos el valor exacto que necesitamos de resistividad o de potencia.

Para un valor que no tengamos podemos hacer combinaciones serie/paralelo de resistencias, pero esta opción es mejor reservarla para valores que vayan a ser muy comunes (50Ω si comprobamos equipos de radiofrecuencia, 75Ω para televisión, 600Ω para telefonía, etc.) o de lo contrario nos llenaremos el cajón de agrupaciones de resistencias que no usaremos nunca.

Cargas resistivas (fijas)

Carga fija de RF

Este tipo de carga fantasma se utiliza bastante en radiofrecuencia dado que los equipos que se quieren probar se suelen cargar con 50Ω o 75Ω, además estas cargas además deben ser bastante precisas y de potencia, por lo que se suelen utilizar agrupaciones de resistencias de precisión en paralelo.

Carga 50Ohm para RF

En esta página explican bastante bien cómo hacer una carga de potencia para RF, incluso le añaden un circuito para medir la potencia (en inglés).

Para medir potencia se sigue la siguente propiedad:

$ P = V \cdot I = \frac {V \cdot V}{R} = \frac {V \cdot V}{50}$

O de forma rápida podemos seguir esta tabla:

Tabla de conversión de unidades dBm-W-Vrms@50R

dBm	W	Vrms a 50Ω
0	0,0010	0,224
1	0,0013	0,251
3	0,0020	0,316
5	0,0032	0,398
7	0,0050	0,501
10	0,0100	0,707
11	0,0126	0,793
13	0,0200	0,999
15	0,0316	1,257
17	0,0501	1,583
20	0,1000	2,236
21	0,1259	2,509
23	0,1995	3,159
25	0,3162	3,976
27	0,5012	5,006

Un par de cosas a resaltar en la construcción:

• En primer lugar es preferible coger resistencias que mantengan su impedancia constante a lo largo de la banda de interés. Para f<30MHz parece ser que las resistencias de película de metal son mejores (ojo con coger las bobinadas que introducirían una inductancia alta).
• Son preferibles las resistencias de precisión (tolerancia <=1%) ya que nos asegurarán una calidad superior en la medida final.
• Cuidado con las capacidades parásitas de las resistencias, poner muchas resistencias en paralelo puede parecer una buena idea, pero hay que tener en cuenta que las capacidades parásitas se suman. Si se puede usar componentes SMD.
• Ojo con la potencia final: 20 resistencias de 1kΩ y 1/4W en paralelo nos dan 50Ω y sólo 5W.
• Refrigera: las resistencias cambian su valor con la temperatura así que mantenerlas refrigeradas es una buena opción. En el montaje anterior se utiliza aceite mineral (buscad un aceite que no sea tóxico) aunque existen otras opciones. Mejor no utilizar un ventilador al lado de la carga ya que podría inducir corrientes.
• Cuidado con las longitudes de onda. Nuestro montaje no debe superar λ/10 de la frecuencia de interés, o de lo contrario las simplificaciones de parámetros concentrados no servirían: para f=434MHz el circuito debería ser menor a 3.3cm en PCB (suponiendo que lo hemos montado en FR-4 con una εr = 4.37).

RF Dummy Load for 50 Ohms / 10W: 10cm de largo es mucho para 500MHz

Si tu voltímetro tiene la posibilidad de medir true rms, un ancho de banda suficiente y una impedancia de entrada alta, ni siguiera haría falta el circuito de medida de potencia.

S2

Ranganok Schahzaman