CARACTERÍSTICAS DE LA TRANSMISIÓN

Las características de una línea de transmisión se llaman constantes secundarias (impedancia característica y constante de propagación).

IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA

Para una máxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga (o sea, sin energía reflejada), una línea de transmisión debe terminarse en una carga puramente resistiva igual a la impedancia característica de la línea. La impedancia característica (Z0 de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se expresa en ohm, que idealmente es independiente de la longitud de la línea, y que no puede medirse.

La impedancia característica (resistencia a descarga) se define como la impedancia que se ve desde una línea infinitamente larga o la impedancia que se ve desde el largo finito de una línea que se termina en una carga totalmente resistiva igual a la impedancia característica de la línea.

Una línea de transmisión almacena energía en su inductancia y capacitancia distribuida. Si la línea es infinitamente larga, puede almacenar energía indefinidamente; está entrando energía a la línea desde la fuente y ninguna se regresa. Por lo tanto, la línea actúa como un resistor que disipa toda la energía. Se puede simular línea infinita si se termina una línea finita con una carga puramente resistiva igual a Z toda la energía que entra a ha línea desde la fuente se disipa en la carga (esto supone una línea totalmente sin pérdidas).

CÁLCULO DE IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA (Z0)

Se manejara para altas frecuencias, ya que se considera más práctico y comprensible.

Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan

Puede verse de la ecuación anterior que para frecuencias altas, la impedancia característica en una línea de transmisión se acerca a una constante, es independiente de la frecuencia y longitud, y se determina solo por la inductancia y capacitancia. También puede verse que el ángulo de fase es de 0°. Por lo tanto, Z, es totalmente resistiva y toda la energía incidente se absorberá por la línea.

Desde un enfoque puramente resistivo, puede deducirse fácilmente que la impedancia vista, desde la línea de transmisión, hecha de un número infinito de secciones se acerca ala impedancia característica.

La figura 8-10 muestra una sola sección de una línea de transmisión terminada en una carga ZL que es igual a Z. La impedancia que ve desde una línea de n secciones sucesivas se determina de la siguiente expresión:

En donde n es el número de secciones. Para un numero infinito de secciones ZL/n se acerca a 0 Si

Entonces

Donde

Por lo tanto,

ó

Para frecuencias bajas, dominan las resistencias y la ecuación 8-5 se simplifica a

Esto se muestra en la figura 8-11. Nueva mente, para mantener la simplicidad, solamente se consideran la resistencia en serie R y la resistencia de derivación RSh. Matemáticamente, Z es:

Agregando una segunda sección, Z nos da

y una tercera sección, Z es

IMPEDANCIA DE ENTRADA DE LA LINEA DE TRANSMISION

Para una linea sin pérdidas, la impedancia varia de infinito a cero. Sin embargo, en una situación más real, donde ocurren pérdidas de potencia, la amplitud de la onda reflejada es siempre menor que el de la onda incidente, excepto en la terminación. Por lo tanto, la impedancia varia de algún valor máximo a algún valor mínimo, o viceversa, dependiendo de si la línea se termina en un corto o un circuito abierto. La impedancia de entrada para una línea sin pérdidas, vista desde una línea de transmisión que está terminada en un corto o Un circuito abierto puede ser resistiva, inductiva, o capacitiva, dependiendo de la distancia que exista desde la terminación.

Los diagramas fasoriales se utilizan generalmente para analizar la impedancia de entrada de una línea de transmisión porque son relativamente simples y dan una representación gráfica de las relaciones entre las fases de voltaje y corriente. Las relaciones entre la fase de voltaje y corriente se refieren a las variaciones en tiempo.

La cantidad Z0 tiene dimensiones de impedancia y se llama impedancia característica de la línea. Junto con la velocidad de propagación de las ondas

c =1/ LC

son los parámetros fundamentales que describen el comportamiento de la línea como dispositivo transmisor de energía.

Z =R *i*L (impedancia serie por unidad de longitud)

Y =G *i*C (admitancia paralelo por unidad de longitud)

sqrt(ZY)

Si vinculamos nuevamente las ondas de tensión y de corriente mediante las ecuaciones del telegrafista podemos obtener la expresión de la impedancia característica de la línea con pérdidas:

"STATIONARY WAVE RATIO" (SWR) = RELACIÓN O TASA DE ONDAS ESTACIONARIAS

Las ondas estacionarias (es decir que no se mueven) se producen en las líneas de transmisión que no están bien adaptadas. Desde su entrada, una línea de transmisión de longitud infinita, presentaría una Impedancia Característica, que depende de sus constantes eléctricas. Es como un "pozo sin fondo" que se "traga" las corrientes que le apliques, y evidentemente no existe como tal. No obstante, una línea finita se puede asimilar a una infinita, si al final de la línea se conecta

una carga que tenga el mismo valor que dicha impedancia. De esta forma la carga absorbe toda la energía que le llega. Se dice que está bien adaptada. Pero esto no es tan fácil, y sucede que si no está bien adaptada, parte de la energía que le llega "rebota" y regresa a la entrada. Entonces a lo largo de la línea, en lugar de viajar la onda de entrada a salida, la fracción que regresa, al ser de la misma frecuencia y en oposición de fase, produce como si parte de la onda no se moviera, estuviera estacionaria. El regreso de parte de la onda al origen, es lo contrario que se quiere hacer, enviarla a la carga, y por lo tanto representa una falta de rendimiento, e introduce problemas al generador. 

Por lo tanto la SWR da una idea de la calidad de la transmisión, y es cero cuando la transmisión es óptima (bien adaptada). Se suele expresar en %. de forma que el 0 representa el mejor caso y el 100%, el peor. El 100 % se da cuando el final de la línea está abierta, lo que significa que no hay transmisión, porque no hay receptor. 

Los radioaficionados utilizan un aparatito que mide el SWR, y lo utilizan para ajustar la transmisión entre su emisor y la antena, tratando de conseguir el mínimo posible, para obtener una buena emisión. La V antes de SWR es su expresión en unidades de tensión. 

RELACIÓN DE ONDA ESTACIONARIA

La relación de onda estacionaria (SWR), se define como la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. A esto también se le llama relación de voltajes de onda estacionaria (VSWR). En esencia es una medida de la falta de compensación entre la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión.

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LINEA ABIERTA

Cuando las ondas incidentes de voltaje y corriente alcanzan una terminación abierta, nada de la potencia se absorbe; toda se refleja nuevamente a la fuente. La onda de voltaje incidente se refleja exactamente, de la misma manera, como si fuera a continuar a lo largo de una línea infinitamente larga. Sin embargo. La corriente incidente se refleja 180° invertida de como habría continuado si la línea no estuviera abierta. Conforme pasen las ondas incidentes y reflejadas, las ondas estacionarias se producen en la línea. La figura 8-16 muestra las ondas estacionarias de voltaje y de corriente, en una línea de transmisión que está terminada en un circuito abierto. Puede verse que la onda estacionaria de voltaje tiene un valor máximo, en la terminación abierta, y una longitud de onda de un cuarto de valor mínimo en el circuito abierto. La onda estacionaria de corriente tiene un valor mínimo, en la terminación abierta, y una longitud de onda de un cuarto de valor máximo en el circuito abierto. Es lógico suponer que del voltaje máximo ocurre a través de un circuito abierto y hay una corriente mínima.

Las características de una línea de transmisión terminada en un circuito abierto pueden resumirse como sigue:

1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo exactamente como si fuera a continuar (o sea, sin inversión de fase).

2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 1800 de como habría continuado.

3. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es mínima a circuito abierto.

4. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto.

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LINEA EN CORTOCIRCUITO

Así como en una línea de circuito abierto nada de la potencia incidente será adsorbida por la carga, cuando una línea de transmisión se termina en un cortocircuito. Sin embargo, con una línea en corto, el voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan, nuevamente de la manera opuesta La onda de voltaje se refleja 1800 invertidos de como habría continuado, a lo largo de una línea infinitamente larga, y la onda de corriente se refleja exactamente de la misma manera como si no hubiera corto.

Las características de una línea de transmisión terminada en corto puede resumir como sigue:

1. La onda estacionaria de voltaje se refleja hacia atrás 180 invertidos de como habría continuado.

2. La onda estacionaria de corriente Se refleja, hacia atrás, como si hubiera continuado.

3. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en el corto.

4. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es cero en el corto.

Para una línea de transmisión terminada en un cortocircuito o circuito abierto, el coeficiente de reflexión es 1 (el peor caso) y la SWR es infinita (también la condición de peor caso).

La ecuación correspondiente es:

(Adimensional)

Los máximos de voltaje (Vmax) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están en fase ( es decir, sus máximos pasan por el mismo punto de la línea, con la misma polaridad) y los mínimos de voltaje(Vmin) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están desfasadas 180º. La ecuación queda:

SWR

Se define como la relación de voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda.

ONDAS ESTACIONARIAS

Línea acoplada: La carga absorbe toda la potencia incidente

Zo = ZL

Línea no acoplada: Parte de la potencia incidente es absorbida por la carga y parte es reflejada hacia la fuente(línea descompensada). Presentan ondas viajeras. Estas establecen un patrón de interferencia conocida como onda estacionaria.

RELACIÓN DE ONDAS ESTACIONARIAS (SWR)

Es la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda estacionaria en una línea de transmisión.

Cuando la carga es puramente resistiva:

SWR=V.max = Zo

V.min ZL

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LÍNEA ABIERTA

Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan nuevamente hacia la fuente.

CARACTERÍSTICAS:

La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje).

La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado.

La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto.

La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto

Ondas estacionarias en una línea abierta.

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LÍNEA EN CORTO CIRCUITO

El voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan nuevamente de la manera opuesta.

Características:

La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado.

La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado.

La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto

Ondas estacionarias en una línea en corto circuito

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?

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

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)2

X 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 %

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.

EL MEDIDOR DE ONDAS ESTACIONARIAS

El funcionamiento de un medidor de ondas estacionarias es muy simple en cuanto se inserta entre el transmisor y el cable coaxil de bajada de antena y puede pensarse que se trata de un pedazo de línea de impedancia bien determinada. Si en paralelo a esta línea recorrida con AF aplicamos una segunda línea, conectando los dos extremos a dos diodos y al centro de tal línea una resistencia de carga no-inductiva de 50-52 ohm (ver figura 1) podremos medir, sobre el lado del diodo DG1, toda la energía del transmisor que fluye hacia la antena (Onda directa) mientras que del lado del diodo DG2 mediremos toda la energía de retorno (onda reflejada).

En la realización de un medidor de ondas estacionarias la dificultad mayor reside en la construcción de la línea. Esta debe de hecho presentar una 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 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 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.

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.

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:

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.

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.