¿Por que enfasar antenas?

No es que yo sea un experto en la materia, pero la verdad es que todo lo relacionado con la VHF y superiores me atrae, y fue al montarme mis cuatro antenas F9FT cuando recopile toda esta información que ahora expongo aqui. Solo tuve que hojear algunas viejas revistas de radio y encontre un articulo de EA3DXU, la pagina web de EA1ABZ, la visita a la instalacion de EA5CJ más algunos de sus consejos, y la valiosa información del RADIO HANDBOOK. Uno de los elementos que determinan la ganancia de una antena es su longitud; para una antena correctamente diseñada y optimizada, su ganancia aumenta en 2,2 dB cada vez que se dobla su longitud. Actualmente se fabrican antenas con 8, 10 y hasta 12 metros de longitud, que ya presentan importantes problemas mecanicos. Pero si queremos aumentar más la ganancia no nos queda otro camino que "enfasar antenas". Una antena yagi tiene lo que se llama area de captura, que podriamos asociar a una supeficie cuadrada por cuyo centro cruza el " boom ". La antena tiene la capacidad de recoger la energia radiolectrica que ataviesa por este cuadrado procedente del trasmisor. Cuando enfasamos dos antenas, colocamos las areas de captura una junto a la otra y según la distancia que exista entre ambas antenas, se plantearan los tres casos siguientes.

Caso A. Distancia demasiado próxima, se pierde superficie de captura debido a la superposición de las dos áreas. En este caso obtendremos menor ganacia de la esperada. 

Caso B Distancia óptima, las superficies de captura quedan una al lado la otra, sin que haya superposición. Obtendremos una ganacia máxima.  Caso C Distancia excesiva. Apesar de que la ganacia por superposicón de áreas de captura es la misma que en el caso B, la interferencia de las antenas reduce la anchura del lóbulo principal y provoca importantes lóbulos laterales que son muy negativos para la recepción.

El diagrama de radiación de la antenaoriginal tendra un lóbulo de 80º, demasiado ancho.

en la fsiguiente figura, el resultado del enfasamiento esta proximo, el lobulo es más profundo y estrecho, 50º

En la B la distancia es óptima, el lóbulo es más profundo y la mitad de estrecho que el de la antena original, 40º, y se aprecia la aparición de dos importantes lóbulos laterales, que en el caso de conseguir un enfasamiento óptimo quedarian por debajo de los 13 dB.

En la C la distancia es excesiva, el lóbulo muy profundo y demasiado estrecho, 20º, obserbandose la aparición de tremendos lóbulos laterales, que en conjunto hacen la recepción muy dificultosa.

Cuando enfasamos dos antenas obtendremos una mejora en la ganancia de 3 dB con respecto a la antena original, y esta mejora se obtendra cada vez que doblamos el número de antenas.

Si tenemos una antena arriba de la otra, tendremos una disposición óptima para concursos y trafico normal de tropo por disponer de un ángulo horizontal muy ancho. El inconveniente reside en que no podemos disponer de elevación y que este montaje no permite alcanzar los 3 dB teóricos obteníendose solo 2,5 ó 2,6 dB. Si el enfasamiento es en el plano horizontal, una al lado de la otra, la ventaja reside en la facilidad de colocación de un sistema de elevación y la mayor ganancia coseguida 2,7 ó 2,8 dB en contrapartida de lo estrecho de su lóbulo que dificulta la operación en concursos y trafico en general.

Hasta aqui el porque, pero empecemos con el cómo.

La formula para hallar la impedancia del transformador de cuarto de onda es igual a la media geometrica de las dos impedancias que se desea adaptar.

z0 =√z1*z2 ; z0 =√50*112,5= 75 Ω

Esto quiere decir que tendremos que hacer los transformadores con cable de 75 Ω para conseguir 112,5 por cada transformador en la T y dividiendolo entre dos nos dara una impedancia de 56 Ω .

Tambien se pueden construir adaptadores de impedancias a partir de cuadradillo de aluminio y tubos de latón. Como se observa es una cuestión de buscar la relacion correcta entre los dos diametros para conseguir la impedancia adecuada.

Reles, previos y secuenciadores

RELES, PREVIOS( L.N.A.) Y SECUENCIADORES

CONSIDERACIONES ATENER EN CUENTA EN LOS RELES COAXIALES
Cuando pretendemos elegir un rele coaxial para conmutar debemos tener en cuenta multiples consideraciones como la impedancia, v.s.w.r., aislamiento, perdidas por inserción, max. Potencia, conectores, etc.

IMPEDANCIA
La mayoria de los reles estan diseñados normalmente para una impedancia de 50 Ohms, pero los hay de otros tipos como los de 75 Ohms tambien validos y que muchas veces pasan inadvertidos en los mercadillos. Estos tienen un pequeño desfase residual que introduce hasta el mejor de los reles y que puede ser causado por la impedancia, asi como por discontinuidades en los conectores y en la conmutacion de los propios contactos del rele. Estos desfases varian con la frecuencia, pero un valor lo mas cercano a 1:1 (s.w.r.) es lo más apropiado.

PERDIDAS POR INSERCIÓN
Es la perdida medida entre los dos puertos activos en un momento dado, para entendernos la perdida que se introduce en el circuito al insertar el rele. La perdida por inserción tambien suele variar con la frecuencia y va aumentando conforme la frecuencia aumenta. Un ejemplo podria ser un rele que tenga 0,1 dB de perdidas por inserción en 50 Mhz aumentando a 0,8 dB en 430 Mhz.
Evidentemente cuando menor sea la perdida por inserción mejor.

MAX. POTENCIA DE CONMUTACIÓN
Esta es un caracteristica muy importante a la hora de elegir un rele y amenudo esta especificada para diferentes frecuencias. Conforme la frecuencia aumenta la max potencia de conmutación se reduce.
Como ejemplo, un rele que soporta una potencia de 400 W en 30 Mhz posiblemente solo pueda trabajar con 20 W en 1,2 Ghz.

AISLAMIENTO
Si lo que pretendemos es conmutar R.F alrededor de un previo de Rx ( l.n.a.), este es un parametro de lo más importante. Ningún rele coaxial es perfecto y cuando este esta conmutado parte de la R.F que esta pasando a traves de el esta presente en el puerto inactivo en ese momento. El aislamiento, tambien llamado crosstalk o isolation, entre los puertos de un rele esta medido en dB. Para entendernos si aplicamos 500 W a un rele que tiene un aislamiento de 30 dB, supondra que 500 mW se “colaran” en el puerto no activo en ese momento. Mucho menos que esto puede destruir nuestro preamplificador de antena. Otra vez el paramentro del aislamiento dependera de la frecuencia y este se degradara a medida que subamos la frecuencia.. Para trabajar con altas potencias al menos nuestros reles deben de tener un aislamiento superior a los 50 dB.

TIEMPO DE CONMUTACIÓN
Es el tiempo que tarda el rele de ir de una posición a la otra y normalmente esta entre los 10 y los 100 ms.

CONECTORES
La calidad de los conectores es fundamental para asegurar un adecuado acoplamiento y un bajo nivel de s.w.r. Conectores N son los ideales a partir de VHF, los SMA para la operación en microondas.

COMO CONECTARLOS
Ahora que ya sabemos que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un rele coaxial, veremos que configuraciones podemos aplicar en nuestro caso.

En la figura 1 podemos ver la configuración más habitual para conectar un previo con dos reles coaxiales. Como se puede observar cuando los reles estan en reposo(sin corriente) el previo queda fuera del circuito. Esto nos proporciona varias ventajas, como por ejemplo:

• En presencia de estatica debida a rayos, etc, cuando no estamos en casa el previo siempre esta fuera del circuito, lo que reduce la posibilidad de averia.

• Conectado a un secuenciador y con un P.A , si fallara el secuenciador y no alimentara los reles, al Tx con el PA, el previo estaria fuera del circuito y no se averiaria.

• Si falla cualquiera de los reles, se puede puentear el que queda con la linea principal y seguir saliendo al aire hasta su reparación

Figura 1

En la figura 2 podemos observar una de las configuraciones más utilizadas por los Dxers. Se trata de gastar dos lineas separadas una para la Tx y otra para la Rx. Como veis la linea de Tx es una linea de bajas perdidas para que se pierda la minima potencia en la linea de Tx y en la linea de Rx al tener un previo junto a las antenas podemos utilizar un cable razonablemente bueno. Este sistema requiere tener tx y rx por separado.

Figura 2

Por ultimo y si somos de los que tienen una potencia de Tx elevada (+ de1KW) y no queremos gastarnos el dinero en unos buenos reles con un aislamiento de 60 dB o más, podemos instalar nuestro previo y reles como muestra la figura 3. Añadiremos un pequeño rele que nos ofrecera esa seguridad adicional que no nos ofrecen nuestros reles con aislamineto deficiente. Esta configuración se puede
poner tanto en la fig.1 como en la fig.2 y ademas
obtendremos un maximo aislamiento si unimos, el rele auxiliar con el principal, a traves de ¼ de onda de la frecuencia utilizada.

Figura 3

Tras todas estas consideraciones y para finalizar debemos tener en cuenta que nunca debemos conmutar nuestros reles en “caliente”, ya que provocaremos serios daños en los contactos y en las cuchillas. Cuando apretamos el P.T.T y cerramos los contactos , estos no lo hacen inmediatamente y las cuchillas quedan “rebotando”entre los contantos, mientras la R.F ya esta presente, lo que provoca que poco a poco los contactos se vayan deteriorando al igual que las cuchillas. Para evitar este comportamiento podemos utilizar un secuenciador que como su nombre indica nos secuenciaria la conmutacion de todos los reles de nuestra estación, al pulsar P.T.T primero conmutaria los del previo y cuando estan cerrados por completo, pasaria a los del P.A y por ultimos los del equipo, con esto ademas de asegurarnos que los contactos ya no estan “rebotando”, nos aseguramos que el previo esta fuera del circuito.

Recepción ATV

Recepción de televisión de aficionados ATV

INTRODUCCION La televisión de aficionados es una actividad particularmente apasionante que aporta una nueva dimensión a un QSO: vista de la estación, transmisiones de verdaderos reportajes de instalación de antenas o de las diferentes fases de la realización de un montaje, descripción de un esquema, transmisión simultanea de sonido a partir de la banda de 1200 Mhz (explicar ancho de banda de la señal de video que unido a la subportadora de audio implican más de 5,5 Mhz de ancho de banda por lo que se practica la ATV con sonido a partir de 1200 Mhz donde tenemos ancho de banda suficiente 1200-1300Mhz.)

La ATV es pues otro apasionante modo de transmisión donde podemos experimentar.

Todo esto con la paradoja que para este modo es más fácil equiparse que en fonia (siempre hablando de recepción),por la simple razón que el material básico esta presente en nuestras casas o es de fácil consecución....

Frecuencias ATV

Una transmisión de ATV necesita un ancho de banda importante, por lo cual no puede ser practicada en cualquier banda solo a partir de 430 Mhz. La banda donde es más fácil arrancar actualmente es en 23 cm. por lo explicado anteriormente tenemos a nuestra disposición receptores de estas frecuencias a precios de electrónica de consumo (receptor satélite analógico, amplificadores de línea usados como previos, etc.) En 23 cm. las frecuencias utilizadas para la ATV van desde 1245 hasta 1280 Mhz aprox., además tenemos asignada esta banda a titulo secundario y la compartimos con la aviación civil y sus sistemas de radar y el ejercito. Cualquier otro usuario detectado aparte de nosotros y los anteriormente citados son piratas (tele vigilancia, etc.) .Las frecuencias de ATV mas comunes y consideradas como standard en toda Europa son 1255 y 1275 Mhz. ( Portadora de video )

Standard utilizado

En 1255 Mhz y más allá la emisión de televisión de aficionados se hace utilizando exactamente los mismos standares que las cadenas comerciales vía satélite, la emisión se hace en F.M banda ancha, bandas laterales sin atenuar, 625 líneas, 25 imágenes por segundo( 50 campos) mismos niveles de subportadora, mismo tipo de modulación FM. La codificación puede ser en B/N, en PAL, synchro à masa y modulación positiva. Una de las características de los aparatos que utilicemos es evitar aquellos que conmutan sobre una pantalla azul cuando la señal recibida es muy débil, esto nos dificultara la búsqueda de los corresponsales que nos lleguen con dificultad.

El sonido

En 1255 y superiores la subportadora de sonido principal suele estar a 6,5 Mhz y es un Standard más o menos aceptado debido a que antiguos sintonizadores satélite no bajaban a 5,5 Mhz y sobretodo porque permite alejarse cómodamente de la banda pasante de video y evitar retornos de imagen en el sonido. La subportadora esta regulada a -16 dB por debajo de la portadora de video. El televisor

Cualquier televisor preferiblemente con entrada de video compuesto para conseguir un poco más de calidad al conectar el receptor satélite a dicho televisor. El sintonizador

El Standard utilizado el mismo que el de las emisoras comerciales y es interesante recordar que estos sintonizadores cubren desde 950 a 2050 Mhz y esto significa que cubren nuestro rango de frecuencias de 1255 y 1275 Mhz. Será suficiente pues poner delante de la televisión cualquier sintonizador satélite ajustado sobre 1255 o 1275 para estar perfectamente equipado para la ATV en 23 cm. La antena y las primeras pruebas

Es el único elemento que no podemos reciclar para nuestro intereses pero podemos construir una. Antes de lanzarse y para evitar decepciones es necesario saber que la televisión funciona con señales muy fuertes y recordar que una colectiva debe según normas ofrecer un micro voltio a la entrada de nuestro televisor y esto esta lejos de las decenas de micro voltios que llegan a la entrada de nuestros receptores de fonia( imaginaros en los receptores de ATV) , esto significa que si no escucháis 59+ a vuestro corresponsal en 144 Mhz es poco probable que veáis correctamente la señal de televisión. Quiero decir que para las primeras pruebas locales se puede construir una pequeña antena e ir experimentando. Iremos mejorando la instalación con cables de bajas perdidas, antenas de más ganancia y preamplificadores. La figura 1 describe una antena doble Quad con reflector. Los dos cuadrados están alimentados en el punto XX’de la figura por un cable coaxial de 50 Ohms directamente soldado sobre los elementos; el cable atraviesa el reflector y junto con una abrazadera y la rigidez del cable bastaran para mantener el centro de la antena en buena posición. Los cuadros pueden estar hechos de hilo de cobre de 1,5 a 3 mm y deben estar separados de 35 a 40 mm del reflector. Cada lado de los cuadros mide 6 cm. para 1255 y el perímetro en cada cuadro corresponde a una longitud de onda. El reflector puede estar realizado en chapa de aluminio de unos 20 x 25 cm. Precisamente la ROE de esta antena se ajustaría jugando con el espacio entre los cuadros y el reflector.

Figura 1 Antena doble quad. La figura 2 muestra una cuádruple quad y la ganancia con respecto a la doble quad aumenta de 2 a 3 dBd a una docena de dBd. La alimentación se hace de la misma manera en XX’, la fijación por piezas aislantes se hace en A y B; los tubos no se tocan el los cruces marcados como C y C’, la distancia entre los cuadros y el reflector es aprox. entre 30 y 35 mm;, el reflector es de 20x40 cm.

Figura 2 Antena cuádruple quad

La apertura total a - 3dB es del orden de 60º en el plano horizontal y 35º en el plano vertical; las antenas dispuestas como en las figuras 1 y 2 radian en polarización horizontal. Es necesario tomar una precaución si se utiliza una antena de tipo cortocircuitada como la explicada anteriormente cuando se pone delante de un receptor satélite convencional y es que estos nos ofrecen tensiones de alimentación para la cabezas de parabólica LNB, esta tensión circula por el cable coaxial y al estar las antenas en cortocircuito podríamos destruir la fuente de alimentación. Bastaría pues insertar un condensador en el vivo del cable bien en le lado del sintonizador, bien en el lado de la antena. Con un condensador miniatura, 22 pF por ejemplo seria suficiente. Particularmente destapo el sintonizador y corto la pista que proporciona dichas tensiones con la posibilidad de añadir un pequeño interruptor por si quisiera devolverlo a su estado original. El Preamplificador

Para ir más lejos, la solución del sintonizador sola no es suficiente en muchas ocasiones y es que estos aparatos piden una señal muy fuerte a su entrada y están pensados para funcionar como frecuencia intermedia, beneficiándose de la ganancia y el factor ruido del LNB. Por eso podríamos gastar un previo de los utilizados para amplificar la señal del LNB cuando tenemos una tirada de cable muy grande, no es lo ideal pero pueden ayudar.

La figura siguiente nos muestra una configuración típica de ATV.

Resultados

Para practicar ATV es necesario que la antena este bien despejada , aunque con una antena en el balcón es posible dar unos primeros pasos y ver a corresponsales locales. Aunque no es complicado hay que tener en cuenta que trabajamos con frecuencias cercanas a las microondas y las perdidas en cables, ganancias en antenas, etc. confieren un handicap extra a estas experiencias.

La Contaminación de las Ondas. El PLC

El problema del PLC

En los últimos años ha habido un amplio debate público sobre cómo mejorar la regulación del sector telecomunicaciones: la introducción de nuevos servicios, la portabilidad numérica, la telefonía IP o la forma de fijar los cargos de acceso, han ocupado miles de páginas de informes técnicos y cientos de páginas de prensa, pero un tema que ha estado prácticamente ausente del debate -y que debería ser incluido- es el de la futura gestión del espectro radioeléctrico. ¿Qué es el espectro radioeléctrico? Casi todos somos usuarios de él -a veces sin saberlo-, pero pocos saben qué es exactamente. Por lo mismo intentaré explicar qué es el espectro, para qué sirve y por qué debemos cuidar este valiosísimo recurso. Las seńales de radio son ondas electromagnéticas -como lo es la luz- que se propagan libremente por el espacio, sin necesidad de una guía artificial. El parámetro más importante de una seńal de radio es su frecuencia, es decir, el número de oscilaciones por segundo que presenta, que se mide en Hercios (Hz) o en sus múltiplos: kHz (mil Hz), MHz (un millón de Hz) y GHz (mil millones de Hz). Las seńales de radio más usuales tienen frecuencias que van de 10 kHz a 30 GHz y el conjunto de todas las posibles frecuencias es precisamente el "espectro radioeléctrico". Podemos imaginar al espectro radioeléctrico como una avenida muy larga, donde las distintas emisiones de radio (las casas) se separan e identifican por la frecuencia (la numeración) asignada a cada una. El espectro es, además, un bien de uso público -al igual que las plazas, las calles o el aire- pues pertenece a toda la comunidad y es indispensable para el funcionamiento de múltiples equipos de telecomunicaciones: televisores, radiorreceptores, teléfonos móviles -sin los cuales nos costaría mucho vivir- no existirían sin el espectro radioeléctrico. Pero esos dispositivos -cuando operan mal- u otros dispositivos como los hornos microondas, los computadores personales ,los automóviles o el PLC , pueden generar seńales indeseadas que se convierten en una verdadera "polución electrónica" que interfiere o ensucia al espectro radioeléctrico, hasta el punto de limitar el normal funcionamiento de los equipos legalmente autorizados. ¿Por qué hay que considerar al espectro en el debate sobre la regulación de las telecomunicaciones? Porque en la actualidad parece haber una importante cantidad de usuarios del espectro que lo emplean sin respetar lo dispuesto en sus respectivas autorizaciones. Además, si el espectro no se gestiona debidamente, se entorpece el desarrollo de nuevos servicios de telecomunicaciones. Hay un símil evidente entre la contaminación del aire y la del espectro. Tal como la polución ensucia el aire en muchas ciudades, la polución electrónica - causada por la actividad humana y por la falta de control- ensucia el espectro, pero la contaminación de éste es un asunto de carácter más bien económico que técnico, ya que en general se sabe cómo evitarlo o cómo controlarlo; el debate es si vale la pena hacerlo y quién debe pagar los costos. (En este caso esta claro, son las Eléctricas las que según la ley estas obligadas a tomar las medidas necesarias para no contaminar el espectro radioeléctrico) Pero hay una diferencia preocupante: todos estamos preocupados de la contaminación del aire y muy pocos están preocupados de la contaminación del espectro, o como un usuario legal (pero débil) del espectro radioeléctrico puede hacer frente a las aplastantes Eléctricas, verdaderas electro-contaminadoras En Alemania hay aproximadamente 110.000 hogares pasados con PLC y la RWE (compañía eléctrica alemana) ya inició el despliegue comercial en julio de 2001 en Essen. Sin embargo, debido a fuertes presiones por parte de Deutsche Telecom y la imposición de niveles de radiación muy estrictos, en septiembre de 2002 el operador se vio obligado a dejar de dar servicio al hacerse inviable su plan de negocio. Este es solo un ejemplo ya que por estos motivos el PLC también ha sido prohibido en Finlandia y en Japón, países modelo por excelencia. ¿Vamos a ser menos en España. ? Después de todo este preámbulo ¿que podríamos sacar en claro?. Pues que al fin y al cabo España sigue siendo “Different”, que aun sabiendo que la tecnología PLC contamina el espectro radioeléctrico de manera aplastante, se ha empezado su implantación sin resolver este, uno de sus principales problemas. Problema reconocido por las propias Compañías Eléctricas ,y por Autel (Asociación Española de Usuarios de Telecomunicaciones) entre otros. Autel realizo un informe sobre esta tecnología y donde dice textualmente que Endesa, en este caso, reconoce estos problemas técnicos como posibles radiaciones interferentes, pero los califica sin importancia ya que la Comision del Mercado de las Telecomunicaciones solo exige las resolución de incidencias a partir de que vayan apareciendo.??? . Hasta aquí seria normal si estas incidencias fueran las menos y se tratara de casos esporádicos, pero no es así. La tecnología PLC ha empezado su implantación en Valencia aproximadamente en Diciembre de 2004 y desde entonces la totalidad del espectro radioeléctrico desde 2 a 30 Mhz esta impracticable y cada día aumenta un poco mas la “electropolución” en tanto en cuanto la tecnología PLC se implanta en un nuevo transformador de Media Tensión, en una nueva manzana, en una nueva comunidad de Propietarios. Por lo que se deduce que no se trata de un problema puntual ni esporádico, es que simple y llanamente las Compañías Eléctricas están haciendo caso omiso en primer lugar a las CONDICIONES DE LA LICENCIA INDIVIDUAL DE TIPO C1, que les otorga la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciónes ,tanto en los punto 2.6 y 2.7 de sus OBLIGACIONES enmarcadas en el CONTENIDO DE LA LICENCIA del APENDICE de dicha LICENCIA INDIVIDIAL. Y que las Eléctricas están pisoteando los derechos de los usuarios que tienen asignado el espectro radioeléctrico a título primario es decir que son sus usuarios legítimos y la única forma de solucionar estos problemas es apantallando los conductores lo máximo posible y colocando filtros de reja en las bandas a proteger, en definitiva adecuando estas redes a sus nuevos propósitos como comunicaba en su informe el Ministerio de Ciencia y Tecnología a instancia de la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones conforme a lo establecido en el articulo 15 de la Orden de Licencias, donde se le indicaba que las redes eléctricas no estaban concebidas para tal fin y que deberían adecuarse para asegurar que las radiaciones electromagnéticas generadas por el normal funcionamiento de esta red no interfieran en el normal funcionamiento de los aparatos de radio y telecomunicación , o cualquier otro. Para finalizar, el PLC se presenta como un medio barato para hacer llegar la banda ancha a todos los rincones donde haya tendido eléctrico. El problema económico se genera en el punto en que para que la tecnología PLC sea “económicamente viable” es necesario generar interferencias a otros servicios El desarrollo de la sociedad de la información mediante PLC se podría calificar de “desarrollo insostenible” (más usuarios, más interferencias, más espectro, más potencia, mas electropolución) e injustificado frente a otras tecnologías de telecomunicación.

Recopilado y escrito por EB5EA

Publicado en RADIOAFICIONADOS, Febrero de 2005.

Mis Antenas

Montadas en 2000, son mis 4 x 11 elementos F9FT para VHF, con una ganancia estimada de 17 dBd. Como veis estan apuntando a la luna y todavia se muestra el que era mi antiguo indicativo EB5AYG.