Sistema de Comunicaciones Líneas de Transmisiones

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Líneas de Transmisión

Tenemos distintas líneas de transmisión (cables):

Una línea posee una impedancia característica(Zo) que es independiente de la longitud que afecta en algunos KHz hasta el GHz. Definición válida si la líneas está debidamente adaptada.

En función de sus componentes y dimensiones, el cable podrá tener más o menos valor de la impedancia característica (Zo).

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(a)

(b)

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1 pie [feet(ft)] =30,48 cm

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REFLECTOMETRÍA DEL DOMINIO DEL TIEMPO

Los cables metálicos, como todos los componentes, dentro de un sistema de comunicación electrónica, pueden desarrollar problemas que inhiben su habilidad de funcionar como se espera. Los problemas con los cables frecuentemente crean situaciones únicas, porque los cables con frecuencia se extienden sobre distancias largas, a veces, hasta varios miles de pies, o más. Los problemas con los cables se atribuyen frecuentemente a la erosión química, en puntos con conexiones cruzadas, y a fallas mecánicas. Cuando ocurre un problema con un cable, puede consumirse mucho tiempo y, en consecuencia, puede ser bastante costoso, para determinar el tipo y el lugar exacto donde ocurre el problema.

Una técnica que puede utilizarse para localizar el deterioro de un cable metálico se llama "reflectometría del dominio del tiempo" (TDR). Con TDR, los deterioros en la línea de transmisión pueden localizarse en un radio de varios pies, en distancias de 10 millas. TDR hace uso de la teoría, bien establecida, que dice que el deterioro de las líneas de transmisión, como cortos y abiertos, hacen que una porción de la señal incidente regrese a la fuente. Cuánto regresa, depende del tipo y de la magnitud del deterioro. El punto en la línea donde el deterioro se localiza representa una discontinuidad de la señal. Esta discontinuidad hace que una parte de la señal transmitida sea reflejada, en lugar de que continúe a lo largo del cable. Si no regresa la energía (o sea, que la línea de transmisión y la carga están perfectamente acopladas), la línea está infinitamente larga o está terminada en una carga resistiva con una impedancia igual a la impedancia característica de la línea. TDR opera de forma similar a un radar. Un pulso de corta duración con un rápido tiempo de elevación se propaga a lo largo del cable; luego se mide el tiempo para que una porción de esa señal regrese a la fuente. Esta señal de retorno se llama, a veces "eco". Conociendo la velocidad de propagación en el cable, puede determinarse la distancia exacta entre el deterioro y la fuente utilizando las siguientes relaciones matemáticas:

d = (v x t) / 2

en donde d= distancia a la discontinuidad (metros) v=velocidad (metros/segundos) = k x c k= fsctor de velocidad ( v / c) c= 3 108 m/seg t= tiempo transcurrido (segundos)

El tiempo transcurrido se mide del borde delantero del pulso transmitido a la recepción de la señal reflejada, como se muestra en el digrama de tiempos. Es importante que el pulso transmitido sea tan angosto como sea posible. De otra forma, cuando se localice el deterioro cerca de la fuente, la señal reflejada podría regresarse, mientras que el pulso se esté transmitiendo todavía, dificultando su

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detección. Para las señales que viajan a la velocidad de la luz (c), la velocidad de propagación es 3 x 10 8 m /seg o aproximadamente 1 nseg/ft (recordar que 1 ft = 0,3048 m). En consecuencia, un ancho de pulso de varios microsegundos limitaría la utilidad de la TDR a sólo los deterioros de cable que ocurrieran a varios miles de pies de distancia o más. Uno de los factores que limitaban el desarrollo de la TDR era producir un pulso extremadamente angosto para localizar las fallas de los cables en cables cortos.

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TEORÍA DE SWR Si la antena que conectamos a nuestro transmisor no tiene una impedancia característica análoga a la presente en la salida de¡ transmisor, toda la energía enviada a la antena en vez de irradiarse al espacio, retorna al transmisor. Los instrumentos que presentamos resultan de suma utilidad para medir la alta frecuencia que se refleja en la antena. Con sus ayudas podremos, por consiguiente, adaptar como explicamos la impedancia de cada antena en los valores de 52 o 75 ohm, requeridos por la mayoría de los transmisores.

No existe radioaficionado que no conozca la importancia de un "medidor de ondas estacionarias" por lo que aconsejamos a todos poseerlo antes de emprender la construcción y puesta a punto de un transmisor. Muchos, de hecho, han construido su primer transmisor y después de conectarlo a una antena calculada según las fórmulas más usuales, han constatado que desperdiciaban, una apreciable cantidad de energía.

El principiante, efectivamente, se preocupa de calcular el largo de la antena de media onda, si la antena es un dipolo, o de un cuarto de onda, si la antena es un "plano a tierra" o látigo vertical, puesto que estos cálculos son sencillos a partir de las fórmulas: metros = 142,5 / MHZ para un dipolo de 1/2 onda metros = 71,25:/ MHZ para un látigo de 1/4 onda

Además del largo de la antena debemos tener en cuenta otros factores importantes, especialmente cuando la antena se la usa en transmisión. Uno de, ellos es la impedancia característica que una antena ofrece a la frecuencia a que se la emplea.

Este factor no puede ser determinado por medio de una fórmula, puesto que la impedancia puede variar sensiblemente según sea el diámetro del alambre empleado en relación a la frecuencia, según sea la posición -en que se coloque la antena, su altura, etc. Para exponer un ejemplo, si tomamos un dipolo de media onda para los 27 MHZ y lo colocamos a una altura del suelo de 2 metros, y disponiendo de un medidor de ondas estacionarias, verificaremos que la antena presenta una impedancia característica entre 50 y 55 ohm. Pero si la misma antena la alzamos a una altura de 5 metros podríamos medir que la impedancia característica subirá a valores entre 90 a 100 ohm y a mayor altura se tendrán oscilaciones entre 70 y 80 ohm. La impedancia de la antena también puede mortificarse sensiblemente con tubos metálicos, alambres metálicos o paredes de cemento armado que puedan encontrarse en la vecindad de la antena.

¿Qué sucede si la impedancia de la antena no resulta análoga a la impedancia del transmisor?

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El primer inconveniente está relacionado con el rendimiento: instalando una antena que no tenga la misma característica del transmisor no conseguiremos que se irradie toda la AF que se puede suministrar el equipo. Si nuestro transmisor fuese, por ejemplo, capaz de entregar 10 Watt de AF, la antena irradiará 6 ó 5 Watt y en la peor hipótesis hasta podría ser de solamente 1 Watt con un cable coaxil de excesiva longitud. De este primer inconveniente se puede fácilmente deducir que el resto de la AF no irradiada retorna al transmisor, se propaga sobre el circuito impreso, sobre el cable del micrófono, entra en el amplificador de BF (empleado como modulador), alcanza las bases de los transistores, calentándolos hasta su destrucción. En estas condiciones la modulación resulta pésima y distorsionada. También los transistores de las etapas de AF pueden resentirse de la acción residual de AF no irradiada, provocando auto-oscilaciones en frecuencias espúreas, con todos los inconvenientes imaginables. Si la potencia del transmisor resulta elevada, se puede correr el riesgo de fundir en varios puntos al cable coaxil de sentir ,en ciertos puntos ,se calentaba tanto que no podía tocarse con la mano. Si quisiéramos construir una estación transmisora que sea eficiente en todos los aspectos, capaz de irradiar toda la AF, eliminando los inconvenientes que pueden presentarse por una antena no adaptada, necesariamente deberíamos verificar que la impedancia característica de la antena sea de 52 o 75 ohm de acuerdo a la impedancia de salida que tenga el transmisor. Observemos que el valor de 52-75 ohm no se mide con un tester puesto que no es una resistencia sino una impedancia. Para establecer este valor de impedancia es necesario un medidor de ondas estacionarias, conocido también con el nombre de "medidor de SWR" (Standing wave ratio), que se inserta entre el transmisor y la antena. Este instrumento es capaz de indicarnos cuanta AF se devuelve de la antena hacia el transmisor y nos permite indirectamente también establecer el valor de impedancia de la antena. Si por ejemplo, hemos insertado en el medidor de ondas estacionarias un instrumento con escala dividida en 100 partes, considerando que el transmisor esté hasta un fondo de escala de 52 ohm y que la antena presente a su vez una impedancia de 90 ohm, tendremos una desadapción de impedancia que será: 90 / 52 = 1,73 = SWR Esta cifra posiblemente no es muy indica para muchos por lo que quizás lo más visible resulta realizar el porcentaje entre la energía irradiada y la reflejada, o sea el rendimiento:

[1 - (SWR - 1: SWR + 1)2] X100 Retornando al valor de SWR averiguado más arriba y reemplazando:

1,73 - 1 = 0,73 1,73 + 1 = 2,73

0,73 : 2,73 =0,2673 que redondeamos por exceso a 0,27

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Haciendo el cuadrado de estos números obtendremos 0,27 x 0,27 0,0729 que redondeando nos da 0,073.

El rendimiento será:

Rendimiento = (1 - 0,073) x 100 = 92 % Esto significa que, si tenemos un transmisor capaz de erogar una potencia de

10 Watt solamente irradiaremos 9,2 Watt. Si consideramos además eventuales pérdidas en el cable coaxil la cantidad de pérdidas se elevará a 1 Watt. Si tenemos un transmisor de una impedancia de salida de 75 ohm y tenemos a nuestra disposición una antena de go ohm, las pérdidas resultantes serán ahora más elevadas puesto que nos encontramos en presencia de dos desadaptaciones: 1) Entre la salida de¡ transmisor y el cable coaxil. 2) Entre el cable coaxil y la antena. Si quisiéramos conocer la pérdida causada por estas dos desadaptaciones, tendremos: 75:52 = 1,44 SWR desadaptación entre transmisor y cable coaxil. 90:75 = 1,2 SWR desadaptación entre cable coaxil y antena. 1,44 + 1,2 = 1,64 SWR totales Rendimiento: [1 -(2,64 – 1,64 + 1)2X 1 00 = 80 % Lo que significa que sobre 1 0 Watt, 8 Watt serán irradiados en la antena y 2 Watt reflejados al transmisor. Es fácil comprobar cómo simples, desadaptaciones de impedancias que pueden considerarse aceptables no lo son porque causan serios datos en el equipo transmisor. Para hacer el último ejemplo, supongamos que el circuito tenga la misma impedancia que la antena, que suponemos es de 52 ohm, pero que usamos un cable coaxil de 75 ohm, y por lo tanto existirán no pocas pérdidas en cuanto tendremos:

75: 52 = 1,44 SWR por desadaptación entre transmisor y cable coaxil. 75 : 52 = 1,44 SWR por desadaptación entre cable coaxil y antena. 1,44 + 1,44 = 2,88 SWR totales, que significan un rendimiento de : [1 – ( 2,88 – 1 / 2,88 + 1)2 x 100 = 77 %

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Por el contrario cuando la impedancia del cable coaxil resulta igual a la del transmisor y a la de la antena,, no tendremos pérdida de AF y toda la energía AF será irradiada, en cuanto el rendimiento resultará de la fórmula: 52 : 52 = 1 SWR Rendimiento = [1-(1-1 / 1+1)2] x 100 = 100 % En la práctica es aceptable una relación máxima de 1,3 lo que equivale a un rendimiento de cerca de 98 %. Una relación 1,3 significa que, si la salida del transmisor tiene una impedancia característica de 52 ohm se puede aceptar, para la antena, una impedancia de 68 ohm (68: 52 = 1,3) o aún una impedancia inferior, esto es 40 ohm (52 : 40 = 1,3).

Para el cálculo, como se puede notar de los dos ejemplos mencionados el número mayor va siempre dividido por el menor, obteniendo así la relación SWR. Las ondas estacionarias, como se puede intuir resultan presentes sea que la antena presente una impedancia mayor, sea que presente un valor inferior al requerido.

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Figura 4: Esquema práctico de montaje del medidor de SWR adaptado a la frecuenciade 3 MHz a 150 MHz. Recordemos que todo el circuito deberá ir dentro de una caja metálica conectada a masa, esto es , a la masa del circuito impreso, de la masa de los conectores BNC y del negativo del instrumento.

MEDIDOR DE ONDAS ESTACIONARIAS

El funcionamiento de un medidor de ondas estacionarias es muy simple en nto se inserta entre el transmisor y el cable coaxil de bajada de antena y puede

nsarse que se trata de un pedazo de línea de impedancia bien determinada. Si paralelo a esta línea recorrida con AF aplicamos una segunda línea, ectando los dos extremos a dos diodos y al centro de tal línea una resistencia

carga no-inductiva de 50-52 ohm (ver figura 1) podremos medir, sobre el lado l diodo DG1, toda la energía del transmisor que fluye hacia la antena (Onda ecta) mientras que del lado del diodo DG2 mediremos toda la energía de orno (onda reflejada). En la realización de un medidor de ondas estacionarias la dificultad mayor ide en la construcción de la línea. Esta debe de hecho presentar una

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impedancia bien determinada, comprendida entre los 50 y los 75 ohm, de modo que, insertándola en serie con el cable coaxil no se presente ninguna desadaptación de impedancia.

Además de presentar esta impedancia característica, la línea puesta en paralelo a aquella recorrida por la señal de AF debe en efecto resultar perfectamente en paralelo y perfectamente simétrica a los fines de evitar errores de lectura.

Conociendo tales dificultades, no es fácil superarlas todas , y eso nos lleva a la realización de dos circuitos impresos de fibra de vidrio para muy altas frecuencias (UHF).

El primer circuito (ver figura 2) es idóneo para trabajar en la banda de frecuencia comprendida entre 3 y 150 MHZ, el segundo (ver figura 3) es más adecuado para las frecuencias entre 20 y 220 MHZ.

Los adeptos a la banda ciudadana, CB, o sea a las frecuencias de los 27 MHZ, le aconsejamos el primer circuito, por el contrario a aquellos radioaficionados a los 144 MHZ les conviene la segunda plaqueta de circuito impreso. Para el montaje no existe dificultad seria.

La resistencia Rl será elegida de 50-52 ohm 112 Watt, si la salida del transmisor corresponde a 52 ohm (el cable coaxil que conecta el transmisor con la antena será también de 52 ohm); la resistencia Rl será por el contrario de 72-75 ohm si la salida del transmisor corresponde a este valor y el cable coaxil obviamente también tiene este valor de impedancia característica.

Un extremo de esta resistencia, como se ve en el dibujo, será soldada sobre el punto central de la pista o trozo de línea puesta en la vecindad de la línea recorrida por la AF; sobre el otro extremo, pasando bajo el soporte de fibra de vidrio, será soldado en la pista inferior de cobre que sirva de pantalla.

A los dos extremos de esta pista debemos conectar los dos diodos de germanio y los dos condensadores de 1000 a 2200 pF.

Es necesario recordarles que se conectarán los diodos a la pista con la misma polaridad. No importa si conectamos a la pista los dos lados negativos o lados positivos (la inversión se neutraliza don el cambio de conexión al instrumento a fin de que la aguja deflecte en la dirección correcta). Para el circuito apto para los 3 a 150 MHZ es necesario recordar que la pista de cobre superior a la cuál van conectados los dos condensadores, deberá eléctricamente ser conectada con la pista de cobre inferior que oficia de pantalla.

Se deberán perforar estas pistas de manera que los terminales de los condensadores puedan pasar de lado a lado de la plaqueta del circuito impreso y puedan soldarse a las pistas inferior y superior.

Para el instrumento indicador podremos usar uno de 100 microamper a fondo de escala, o bien un tester en la escala de 200 microamper, aunque la sensibilidad se verá reducida, esto es apropiado a transmisores con potencias superiores a 1 Watt. Nosotros. recomendamos usar un tester de 20000 ohm x volt que todos Uds. seguramente ya poseen.

Para evitar que el circuito se vea influenciado externamente o que la I. F que pasa a través del medidor de ondas estacionarias pueda irradiarse, los dos circuitos impresos que ofician de trozos de líneas de transmisión, deben colocarse dentro de una caja de aluminio o hierro cuyas dimensiones no tiene mucha

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importancia. Por el contrario es necesario tener cuidado de que los conectores de entrada y salida sean de AF.

La superficie vecina a los agujeros necesarios para colocar los conectores mencionados deberá estar perfectamente pulida de tal modo que al ajustar las tuercas se obtenga una óptima masa con la caja Los terminales de los dos conectores serán soldados a los dos extremos de la pista de cobre, como se ve en el dibujo, cuidando de hacer las dos conexiones lo más cortas posibles (la máxima longitud permitida es de 0,5 cm).

Los dos circuitos impresos deben ser fijados a la caja metálica aprovechando los dos 'agujeros existentes y cuidando usar, para tales propósitos, dos tornillos de hierro estañado de tal modo de obtener entre la masa de los dos circuitos y la caja un óptimo contacto eléctrico.

Si no se tiene un buen contacto entre el exterior de los conectores de AF y el cobre de las plaquetas se producirá un funcionamiento imperfecto, especialmente si se trabaja a frecuencias superiores a los 100 MHZ.

Recordemos que los dos conectores deben hacer contacto con la caja metálica y los tornillos de fijación al cobre de la parte trasera de las plaquetas de circuito impreso. Es conveniente también soldar un alambre de cobre estañado entre los dos extremos de esta plaqueta y los tornillos de cada conector.

Asimismo, el potenciómetro del control de sensibilidad y la llave para pasar de "onda directa" a "onda reflejada" deberán sujetarse a la caja, de tal modo que una vez que la caja esté cerrada se encuentre a la vista solamente los comandos del medidor, el instrumento y los conectores de entrada y salida.

Terminado el montaje no es necesario ajuste alguno, puesto que inmediatamente el proyecto debe funcionar. USO DEL SWR

Indicaremos cómo debe ser usado el aparato y cómo se debe proceder, para eliminar las ondas estacionarias del transmisor.

Como primera operación, es necesario disponer de un transmisor que opere no importa sobre qué frecuencia pero que ofrezca la seguridad de una impedancia de 52 o 75 ohm.

Se conecta la entrada del medidor a la salida del transmisor de la manera más corta posible (5 a 10 centímetros como máximo) usando un cable coaxil de 52 ohm. Lo mismo con respecto a la salida del medidor hacia lado de antena.

Aconsejamos insertar, en el conector "antena", una resistencia de 3 a 5 watt de carbón no-inductiva, que mida exactamente 52 ohm (se pueden conectar en paralelo tantas resistencias a carbón como sean necesarias hasta obtener este valora. Se lleva la llave a la posición "medida de onda directa" y después de haber encendido el transmisor, se regula el potenciómetro hasta hacer coincidir la aguja del instrumento a fondo de escala.

Rebatiremos después la llave a la posición "medida de onda reflejada" y habiendo insertado a la salida del medidor de ondas estacionarias una resistencia de 52 ohm, valor similar a la impedancia de salida del transmisor, constataremos que la aguja del instrumento se pueda llevar a "cero", esto es, no tendremos

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ninguna onda estacionaria y en este caso el rendimiento del transmisor resultará máximo, esto es del 100 %.

Haga, en tales condiciones, una simple prueba: conecte en lugar de la resistencia de 52 ohm, una de 82 ohm o una de 39 ohm.

Regule como siempre primero el potenciómetro de manera que se pueda llevar la aguja a fondo de escala, teniendo la llave en la posición "onda directa". Después pase la llave a "onda reflejada". Note como en esta condición la aguja no llega a "cero". Esta situación indica que existe una desadaptación y por consiguiente una pérdida de energía.

Si señalamos la posición de la aguja para diversos valores de resistencias (por ejemplo, 33, 39, 47, 68, 82, 100 ohm) podremos directamente conocer la impedancia de la antena que se inserte con solamente ver en qué posición se detiene la aguja.

Si por ejemplo teniendo una resistencia a la salida del medidor de ondas estacionarias de un valor de 82 ohm, la aguja del instrumento se parará en la indicación 20 (si la escala está graduada de 0 a 100) y por lo tanto si conectando una antena de impedancia desconocida la aguja se detiene en 20 indicará que la antena tiene una impedancia de 82 ohm. Hacemos presente a los lectores que estos dos medidores de ondas estacionarias que estamos presentando son invertibles, esto es, el conector "al transmisor" puede usarse como conector "a la antena" y viceversa. Por supuesto que entonces debe intercambiarse en la llave la posición "onda directa" por "onda reflejada".

El medidor de ondas estacionarias, como está concebido, no absorbe energía, y por lo tanto puede dejarse conectado continuamente.

Para controlar, resumiendo, si existen reflexiones de AF, es necesario efectuar estas simples operaciones:

1- Lleve la llave a la posición "onda directa". 2- Rote el potenciómetro de sensibilidad hasta hacer coincidir la aguja del

instrumento a fondo de escala. 3-Cambie la llave a la posición "onda reflejada" y controle a qué posición se

detiene la aguja del instrumento. Si la antena tiene un largo justo y todo el circuito está perfectamente adaptado, la aguja del instrumento deberá bajar hasta "cero". Se deberá siempre tratar de obtener esta condición, como ya hemos señalado, aunque se puede considerar aceptable una reflexión de 1,3 SWR; teniendo la escala graduada de 0 a 100 la aguja se detendrá en la posición 10 o 20 de la escala. Sobrepasando la posición de 20, la antena resulta ya notablemente desadaptada; si la aguja llega a "mitad de escala" la onda reflejada incidirá sobre la etapa de BF del transmisor creando serios inconvenientes y produciendo un malísimo rendimiento del transmisor.

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Para eliminar las ondas estacionarias, esto es, para hacer que la aguja del instrumento alcance el "cero" será necesario proceder del modo siguiente:

1 ) COMPROBAR SI EL CABLE COAXIL POSEE EXACTAMENTE EL VALOR DE IMPEDANCIA REQUERIDO. Podremos controlar el valor de la impedancia tomando una resistencia de 52 ohm, y conectándola directamente a la salida del medidor de ondas estacionarias y rotando el potenciómetro de sensibilidad de manera de obtener a "fondo de escala" cuando la llave está en la posición "onda directa". Sin tocar el potenciómetro cambiemos la llave a la posición "onda reflejada".

La aguja del instrumento, en estas condiciones, retornará a 'cero". Sacaremos la resistencia del medidor de SWR y conectaremos en su lugar el cable coaxil, en el extremo de éste (o sea donde irá definitivamente la antena) se conectará una resistencia de 52 ohm.

Si el cable es de 52 ohm tendremos una lectura análoga a la medición precedente y llevando la llave a la posición "onda reflejada" la aguja debe llegar a "cero".

Si el cable es de 75 ohm, la aguja se detendrá entre los 10 y los 20 de la escala. En estas condiciones sabremos que la desadaptación se debe al cable coaxil y deberemos reemplazarlo.

Si la aguja del instrumento retorna por el contrario a "cero", el cable tiene una impedancia adecuada y por consiguiente la antena es el factor de desadaptación y deberemos actuar sobre ella.

2) SI LA ANTENA ES UN DIPOLO DE MEDIA ONDA

La única operación a llevar a cabo es probar a acortarla o alargarla (siendo en

general suficiente variaciones de 5 a 10 centímetros) hasta que la aguja del instrumento llegue a "cero". Para cada operación se necesita obviamente retocar el potenciómetro de modo de hacer coincidir la aguja del instrumento con el fondo de escala, teniendo la llave en la posición "onda directa".

Si el dipolo, siendo la media onda, tiene la particularidad de ser cerrado al centro, esto es, no presenta dos brazos, podremos conectar el blindaje del cable coaxil justo al centro exacto del alambre o tubo de la antena, y conectar el alambre "vivo" del cable coaxil a lo largo de uno de las dos partes en que queda dividida la antena.

Partiendo de 5 a 10 centímetros del centro y llevando el punto de conexión del alambre "vivo" hacia el extremo de la antena, dejaremos conectado el mismo en el lugar en que conseguiremos eliminar totalmente las ondas estacionarias (ver figura 7).

3) Si LA ANTENA ES DEL TIPO LATIGO VERTICAL DE 114 DE ONDA

Se debe experimentalmente acortarla o alargarla hasta que la aguja descienda hacia "cero". Si esto no ocurriera conecte en el extremo de la base metálica, correspondiente al blindaje del cable coaxil, dos o tres kilos o alambres de longitud

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aproximada al 1/4 de onda que inclinaremos o acercaremos hasta obtener ondas estacionarias nulas (ver figura 8).

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4) SI LA ANTENA ES DEL TIPO ACORTADO CON BOBINA DE CARGA

Deberemos modificar el largo de la antena o insertar una bobina con mayor o menor número de espiras. Con el instrumento de¡ medidor de SWR se puede rápidamente constatar si es necesario aumentar o disminuir el número de espiras, en cuanto mediante estas pruebas se puede llevar la aguja del instrumento a "cero".

5) SI LA ANTENA A "LATIGO" SE COLO CA EN UN AUTOMOVIL

Si puede comprobar que la posición e inclinación de la antena sobre el vehículo influye notablemente sobre su impedancia. Además si la masa del cable coaxil no resulta perfectamente conectado a la carrocería metálica del automotor, justo debajo del lugar en que se fija la antena, la distancia entre el punto de fijación de la antena y el punto de masa equivale a un aumento de la longitud de la antena. Si por ejemplo, el blindaje del cable es conectado a masa a una distancia de 20 cm. del. lugar de fijación de la antena, deberemos acortar la antena en 20 cm.

Como hemos podido observar, modificando ligeramente el largo de la antena, o modificando la bobina de carga o aplicando a la base metálica de masa alambres de 1/4 de onda, se puede con un poco de paciencia, llevar la impedancia de la antena al valor necesario.

Puede ocurrir, y lo comentamos como un ejemplo que se presenta en la práctica, que no obstante haber realizado todos los intentos para llevar la aguja a "cero" no se consiga un resultado satisfactorio y sea imposible que la aguja descienda por debajo de 1,5 SWR o sea debajo de la posición 20.

Este inconveniente con toda seguridad es el efecto de la presencia de armónicas que en excesiva cantidad son generadas por un transmisor mal sintonizado. Se soluciona con un ajuste adecuado del filtro pi-griego sobre la frecuencia fundamental y no sobre una armónica.

Si el transmisor opera, por ejemplo, en los 27 MHZ, el filtro pi-griego aplicado a la salida podría estar sintonizado en 54 MHZ.

Si quisiéramos experimentar podrían construir, aparte, un segundo filtro, e insertarlo en el lugar del filtro anterior, utilizando dos condensadores de elevada capacidad (300 a 500 p F) y verificarán que, modificando la bobina, se pueden encontrar dos posiciones de sintonía, una con una capacidad menor (sintonía de una armónica) en la cuál el medidor de SWR indicará siempre onda reflejada, y una posición de sintonía obtenida con mayor capacidad para la cuál es posible llevar la aguja del instrumento a "cero"'.

Pueden estar casi seguros que en los casos rebeldes de ajuste de impedancia y en los cuales es imposible eliminar las ondas estacionarias, la razón se debe exclusivamente a la presencia de armónicas.

Un segundo filtro pi-griego, aplicado en serie con el primero, colocado en una caja metálica blindada, podrá ayudar a eliminar las armónicas y a conseguir obtener de la antena el máximo rendimiento del 100 %.

Recopilando, si modificando la longitud de la antena no se consigue eliminar totalmente a las ondas estacionarias, deberemos actuar sobre el filtro pi-griego que seguramente está sintonizado sobre una frecuencia armónica.

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TABLA SWR

Para facilitar al lector que ha construido el medidor, la lectura de la relación de ondas estacionarias, en base a la escala graduada de 0 a 100 (o de 0 a 50), les presentamos la tabla SWR en la cuál se indica lateralmente la impedancia característica de la antena, tomando como base la impedancia de salida del transmisor igual a 52 ohm que es el valor más usual.

Si la impedancia característica de la antena es mayor o inferior al requerido se obtiene una relación de ondas estacionarias que está tabulada en la tabla.

La impedancia de una antena en general es superior a 52 o 75 ohm, salvo que sea de plano a tierra (ground-plane) o de tipo directivo o sea con elementos parásitos en cuyos casos es siempre inferior a 52 ohm.

Para calcular, la relación de ondas estacionarias, conociendo la impedancia característica de salida del transmisor y de la antena, simplemente se divide el valor mayor por el menor.

Si tenemos un transmisor con una salida de 52 ohm y dos antenas, de las cuales una es de 33 ohm, y la otra con una impedancia de 82 ohm, tendremos una relación de ondas estacionarias de: 52:33 = 1,57 SWR 82:52- = 1,57 SWR esto es, una relación de ondas estacionarias igual, sea para la antena de impedancia mayor, sea para la antena de impedancia menor. NOTA: La relación de ondas estacionarias se suele indicar escribiendo el valor encontrado seguido del número 1. Más exactamente se debe escribir 1,57/1 SWR. En la práctica se simplifica esta expresión entendiéndose que la relación es siempre respecto a “1” , la relación 1 / 1 significa “0”de onda estacionaria. Si deseamos conocer la SWR en base a la posición de la aguja del instrumento aplicamos la fórmula siguiente con la llave en la posición "onda reflejada".

SWR = (OD + OR): (OD - OR) entendiendo con OD la indicación de "onda directa" y con OR la indicación de "onda reflejada”. Puesto que como hemos ya indicado en la-medida de "onda directa" siempre hacemos coincidir la aguja a fondo de escala (regulando el potenciómetro de sensibilidad) se debe poner OD = 100 usando la escala es de 0 a 100. En cambio en lo que respecta a la onda reflejada la aguja se detendrá en una determinada posición. Si, por ejemplo, fuese 20, la relación de ondas estacionarias resultará: SWR = (1 00 + 20) / (100 - 20) = 1,5 Si el instrumento estuviera graduado de 0 a 50, en condiciones idénticas la aguja se detendrá en la posición 10 y en la fórmula la relación SWR permanece invariable:

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SWR = (50 + 10) / (50 - 10) = 1,5 Como es posible darse cuenta analizando la tabla de SWR, podemos considerar optima una adaptación que no supere los 1,3 SWR, aceptable una adaptación hasta un máximo de 1,5 SWR, pero francamente pésima si supera los 1,6 SWR.

Esta última relación puede ser a lo sumo aceptada en los transmisores portátiles de potencia media, con antena tipo "látigo" cargada.

En estos casos puede resultar difícil obtener una perfecta adaptación de impedancia, estando la antena influenciada por la naturaleza del suelo, de las diferentes alturas y de las posiciones diversas del transmisor.

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Cuando la SWR supera la relación 2: 1 (esto es cuando la aguja del instrumento se detiene en la indicación entre 32 a 35 para una escala graduada de 0 a 100), el transmisor está completamente desadaptado en cuanto la antena presenta una impedancia doble respecto a la que es necesaria y aunque el rendimiento fuese del 90 % (y por lo tanto bastante aceptable) el 10 % de ondas reflejadas puede ser suficiente para impedir un funcionamiento óptimo de la etapa de baja frecuencia (modulador) y producir calentamiento del transistor final de AF, con el consiguiente peligro de su destrucción.

Como habrán comprendido un medidor de SWR es indispensable a todo radioaficionado por cuanto es una herramienta necesaria para asegurar el buen funcionamiento de su equipo.

Indicaciones provista por un número

graduado de “0” a “100”

Onda estacionaria SWR:1

(SWR = 1 equivale a SWR nula)

Rendimiento de la antena

Impedancia de la antena considerando la impedancia de salida del Tx igual a 52 ohm

Adap

taci

ón

óptim

a

0 2,5 5

7,5 10

12,5

1,0 1,05 1,10 1,16 1,22 1,28

100% 99,9% 99,7% 99,4% 99%

98,5%

52 54 o 49 57 o 47 60 o 45 63 o 43 66 o 40

Adap

taci

ón

Acep

tabl

e 15 17 20 22

1,35 1,40 1,50 1,56

98% 97% 96% 95%

70 o 38 73 o 37 78 o 35 81 o 33

Adap

taci

ón

acon

seja

ble 25

27 30 32

1,67 1,73 1,85 1,94

94% 92% 91% 90%

87 o 31 90 o 30 96 o 28

100 o 27

Adap

taci

ón

pési

ma

35 37 40 45 50

2,10 2,17 2,30 2,60 3,0

88% 86% 84% 80% 75%

109 o 25 113 o 24 120 o 23 135 o 20 156 o 18

60 70 80 90

100

4,0 5,50 9,10

19,00 infinito

65% 51% 34% 19% 0%

208 o 13 286 o 9 473 o 8 990 o 3 - -

21