Instrumento para medir la ROE en las líneas de transmisión
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Instrumentos de mediciones. Permiten en gran medida la calidad y veracidad del trabajo realizado en la rama de la electrónica y otros campos de la ciencia.
Sumario
Antecedentes históricos
Los primeros sistemas de comunicación eléctricos fueron la Telegrafía, introducida en 1844, seguida por la Telefonía, en el año 1878. En estos sistemas, las señales se enviaban a través de líneas de transmisión de dos hilos conductores, que conectaban el emisor con el receptor. Las teoría de las antenas surge a partir de los desarrollos matemáticos de C. Maxwell, en 1854, corroborados por los experimentos de R. Hertz , en 1887, y los primeros sistemas de radiocomunicaciones de Marconi en 1897.
La primera comunicación transoceánica tuvo lugar en 1901, desde Cornualles a Terranova. En 1907 ya existían servicios comerciales de comunicaciones. Desde la invención de Marconi, hasta los años 40, la tecnología de las antenas se centró en elementos radiantes de hilo, a frecuencias hasta UHF. Inicialmente se utilizaban frecuencias de transmisión entre 50 y 100 kHz, por lo que las antenas eran pequeñas comparadas con la longitud de onda. Tras el descubrimiento del tríodo por De Forest, se puedo empezar a trabajar a frecuencias entre 100 kHz y algunos MHz, con tamaños de antenas comparables a la longitud de onda.
A partir de la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron nuevos elementos radiantes (como guiaondas, bocinas, reflectores, etc). Una contribución muy importante fue el desarrollo de los generadores de microondas (como el magnetróny el klystron) a frecuencias superiores a 1 GHz.
En las décadas de 1960 a 1980 los avances en arquitectura y tecnología de computadores tuvieron un gran impacto en el desarrollo de la moderna teoría de antenas. Los métodos numéricos se desarrollaron a partir de 1960 y permitieron el análisis de estructuras inabordables por métodos analíticos. Se desarrollaron métodos asintóticos de baja frecuencia (método de los momentos, diferencias finitas) y de alta frecuencia (teoría geométrica de la difracción GTD, teoría física de la difracción PTD).
Comunicaciones
La importancia que tienen las comunicaciones en Cuba y en el mundo y en específicos para los radioaficionados le doy a conocer un instrumento para la medición de la ROE en las líneas de Transmisión y Recepción de las Antenas de los equipos para Radioaficionados en las banda de HF y VHF, y este sirve además para las antenas con líneas o bajantes no ideal para la TV, además, cualesquiera que fueran las condiciones, es de mantener las comunicaciones, para poder lograr una de las premisas en situaciones de emergencia creadas a partir de desastres, siniestros o daños de origen natural como terremotos, inundaciones. Sin embargo su ayuda también es útil durante epidemias, en la búsqueda y salvamento de personas, en caso de pedido de medicamentos, sangre, sueros etc. Para enfermos o accidentados graves, así como en el aseguramiento de actividades deportivas, sociales y políticas.
La Roe
Sobre la ROE se han escrito muchos articulo, sin el interés de profundizar en esos conceptos, que para muchos resultan abstractos e incompresibles, por lo que se usará un lenguaje sencillo con el propósito de llegar a todos.
Qué es la Roe
Es el fenómeno físico que se produce al existir un desacople de Impedancia entre la antena y la línea de transmisión. Este desacople se produce por múltiples causas, desde una conexión defectuosa entre la antena y el bajante (línea de transmisión) así como antenas cortas, largas en el caso de los dipolos, gamma match mal construidos o en ocasiones cuando tratamos de trabajar con antenas diseñadas para resonar en otros rangos de frecuencias.
Cómo se muestra la ROE
Una antena bien diseñada, bien construida e instalada se comporta como una carga resistiva pura en la frecuencia de trabajo, convirtiendo toda la energía eléctrica de RF (Radio Frecuencia) que envía nuestro transmisor en energía electromagnética, en este caso la ROE es 1:1 condición ideal. Cuando se trabaja con una antena que no resuena correctamente por algunas de las razones señaladas, parte de la RF (Radio Frecuencia) no puede ser convertida en ondas electromagnéticas y es rechazada hacia el transmisor y de este nuevamente hacia la antena, esto es técnicamente la ROE.
Existen valores de Ondas Estacionarias (OE) que no deben preocupar: 3:1 es el valor que se ha fijado como máximo permisible y con el cual se puede trabajar sin preocupación para el sistema de transmisión ya que las pérdidas son insignificantes y los equipos transmisores no corren riego alguno. Estos valores no provocan ITV (interferencias en la Televisión) si esto sucediera, busque la causa en otra parte. La ROE se definirse desde el punto de vista matemático como:
ROE = ZL / Zo
Donde
•ZL es la impedancia de la carga
•Zo la impedancia de la línea.
Por ejemplo a una línea de Zo = 50 Ohms se la carga con una antena que posee una impedancia puramente resistiva de 100 Ohms. Según la fórmula la ROE será: ROE = ZL / Zo = 100 ohmios / 50 ohmios = 2 ó 2:1 Si la ROE, por definición, es un número que solo depende de la relación entre impedancia de carga e impedancia de línea, ¿De dónde nace el concepto de que varíe con la longitud de la línea? Pues, simplemente del hecho de que al medir la ROE con un galvanómetro, reflectómetro o vatímetro direccional, se encuentran a menudo con que la medición varía de acuerdo al lugar de la línea en que se lo intercale... Entonces, en vez de deducir correctamente que hay un grave error de medición, se presume que la ROE depende del punto de la línea en que se mida. La ROE puede ir disminuyendo progresivamente a medida que el medidor se aleja de la antena debido a las pérdidas de la línea, pero esta variación será gradual y relativamente pequeña.
Causas de errores
Las causas de este error común de medición pueden ser varias, una de ellas es que el instrumento sea de mala calidad, pero la más común es que las corrientes de radio frecuencia, que circulan por la parte exterior del coaxial, falsean la lectura del medidor, por un lado y hacen variar la carga que la antena está presentando a la línea por el otro
Estas corrientes se producen normalmente por dos causas principales:
- Desbalance importante de la antena o inducción, en la malla del cable, del campo producido por la antena.
- Con referencia a errores de medición del instrumento por corrientes en la parte exterior de la malla del coaxial, ambas pueden resolverse simultáneamente si mediante algún método se logra bloquear estas corrientes antes de que alcancen al medidor, por ejemplo intercalar algunas espiras de coaxial que asfixie de choque, (es decir arrollando el mismo coaxial formando una bobina).
Cuando se realiza las mediciones en las antenas es importante la confiabilidad de los instrumentos porque de ello depende realmente la calidad de los ajustes, lecturas y resultados finales a obtener.
Acoplador de antena
El acoplador de antena es un intermediario entre el equipo y la línea de transmisión que se encarga de lograr un buen acoplamiento entre ambos y funciona agregando reactancia Inductiva o Capacitiva, o ambas según lo requiera la antena con que se está trabajando. Los acopladores de antena están compuestos por circuitos LC (bobinas y capacitores) y pueden tener diferentes diseños. (T, PI, u otras combinaciones). La característica fundamental de los mismos es la amplia gama de impedancias en la que pueden trabajar y el nivel de pérdidas que pueden producir, por lo que resulta muy importante tomar en cuenta este aspecto.
Se escucha con bastante frecuencia que el acoplador de antena se traga las ondas estacionarias, nada mas lejos de la realidad. Realmente se comporta como un espejo devolviendo la señal que la antena rechaza de nuevo hacia atrás y esta característica es la que permite que el transmisor disipe el máximo de potencia.
Construcción del instrumento
El Instrumento para medir la ROE en las líneas de transmisión y recepción en los equipos de radioaficionados bandas de HF y VHF, consiste en el montaje de un circuito, es decir como un dispositivos intermedio entre la antena y el equipo en cuestión para lograr la eficiencia de transmisión con la menor pérdida en las señales. Desde el punto de vista de diseño, los elementos que componen este circuito son asequibles en cualquier taller de electrónica o cualquier equipo fuera de servicio.
En los últimos tiempos existe un incremento en la cantidad de usuarios de la muy útil banda de 2 metros, 40, 80 respectivamente, es decir VHF y HF. Dentro de los variados modelos de antenas se menciona las yagui, Basuca o Litoraleña, Slim Jim y otras para las banda con que cuenta la membresía, se muestra uno de los tantos, circuito para la construcción del Medidor de ROE.
Objetivo
Como se conoce las comunicaciones en el mundo y en especial en Cuba, es preciso mantenerlas al costo que sea necesario en caso de emergencia y una de ella es a través de los radioaficionados. Una de las grandes metas de la humanidad a lo largo de su historia ha sido mejorar cada día su trabajo, para así obtener mejores resultados en las informaciones con el empleo de la técnica y la electrónica. Por lo que el bajo costo de este circuito facilita su montaje y aplicación en tu taller.
Fuentes
- Sitio Web de la Federación de Radioaficionados de Cuba Filial Las Tunas.
- Sitio Web de la Federación de Radioaficionados de Cuba Filial Camaguey.
- Trabajo INFOCLUB
