LA ROE, ONDAS ESTACIONARIAS. El transmisor envía las ondas de radio a la antena a través de la línea de distribución (cable coaxial).

Transcripción

1 LA ROE, ONDAS ESTACIONARIAS El transmisor envía las ondas de radio a la antena a través de la línea de distribución (cable coaxial). Si la instalación está desajustada, no se radiará toda la energía que entrega el transmisor. Una parte de la energía será devuelta al equipo. Este desajuste provoca dos efectos perjudiciales: disminución de calidad de nuestra señal porque no se entrega la máxima potencia de transmisión al perder una parte de la energía, y pone en peligro la seguridad de nuestro equipo porque la energía devuelta o reflejada puede dañar al transmisor. A este fenómeno se le llama ROE, acrónimo de Relación de ondas estacionarias (o SWR en inglés). La ROE es una relación entre la energía entregada por el equipo y la energía devuelta desde el sistema radiante: El desajuste puede deberse a dos causas: = í í - la antena no resuena en la frecuencia de trabajo y por lo tanto no puede liberar la energía en su totalidad, o - el sistema radiante es resonante pero su impedancia no es 50 ohmios, valor que requiere el transceptor al que está conectado. Cómo medir la ROE Afortunadamente, existen dispositivos para medir la ROE y si ésta tiene un nivel elevado que pone en riesgo el equipo, se pueden hacer ajustes para mejorar la instalación. Este dispositivo es el medidor de ROE. Muchos equipos actuales incorporan medidores internos y no es necesario el uso de accesorios externos. En ese caso hay que asegurarse de que la pantalla del equipo nos muestre el valor de la ROE. En cambio, si el equipo no dispone de esa utilidad, deberemos intercalar a la salida del equipo un medidor de ROE. TX ANT Los medidores pueden ser de varios tipos: de una sola aguja, de 2 agujas en dos indicadores separados, y de 2 agujas cruzadas en el mismo indicador. Proceso de medida: a) primero ajustamos la potencia de salida del equipo a un nivel bajo, por ejemplo 5 vatios.

2 b) cambiaremos el modo del equipo para transmitir una señal contínua, por ejemplo FM o CW (si tenemos un manipulador de morse conectado) c) Si el medidor tiene un conmutador para Calibración, se pone en esa posición. Emitiremos una señal breve y ajustaremos el control del medidor para que la aguja que indica la señal de salida llegue a fondo de la escala. Colocaremos después el mando en posición ROE y volveremos a transmitir para ver el nivel de ROE. d) En el caso de medidores de doble ventana, se ajusta el mando giratorio mientras se transmite para que la aguja que indica la señal emitida llegue a fondo de escala. La otra aguja nos dará el nivel de ROE. e) Si el medidor es de agujas cruzadas, hay que ajustar la señal emitida al máximo. La segunda aguja indica la señal reflejada. El nivel de ROE nos lo indica justamente el punto de corte entre ambas agujas y una escala que está dibujada en el centro del medidor. f) Las posiciones señal transmitida (FWD) y señal reflejada (REF) indican la potencia correspondiente en vatios.

3 Hay que familiarizarse con las escalas de los indicadores para saber qué número nos da la ROE, la potencia emitida o la potencia reflejada. Precauciones: - no emitir sin tener conectada la antena a la salida del medidor de ROE, - reducir la potencia del transmisor para medir la ROE. Una vez comprobado que la ROE no es elevada, subir la potencia, - no emitir con más potencia que la máxima admisible por el medidor. - seleccionar adecuadamente la escala de potencia del medidor, en caso de que tenga un conmutador con varias posiciones (5 / 50 / 300 w por ejemplo). - el medidor funciona para un rango de frecuencias. No usar el medidor para una frecuencia fuera de ese rango. - Sea cuidadoso: no medir la ROE en una frecuencia ocupada por corresponsales! Utilidad de la ROE en el ajuste de antenas Aunque una ROE elevada es perjudicial para el sistema radiante, existe una utilidad práctica que se puede aprovechar en el diseño de antenas y su ajuste a la frecuencia de trabajo del emisor. Las antenas, en función de la medida del radiante, tienen una frecuencia natural de resonancia. Al emitir una señal a lo largo del rango de frecuencias de la banda para la que está calculada una antena, se obtienen diferentes niveles de ROE. Un gráfico típico de una antena bien ajustada con la menor ROE en el centro de su banda sería así: ROE 2,75 3 2,5 2,25 1,75 2 1,5 1,25 0,75 1 0,5 0,25 0 Resonancia = mínima ROE Freq (MHz) Si la antena no está bien ajustada podemos usar la medida de ROE para modificar el radiante hasta conseguir que la ROE sea lo más baja posible para la zona de trabajo. Tomemos el caso típico de un dipolo de media onda construido con cable: se cortan dos ramas a un tamaño de λ/4 (cuarto de onda). Pueden ocurrir dos casos: a) Que la resonancia quede por debajo de la banda (hacia frecuencias menores):

4 ROE 3 2,75 2,5 2,25 2 1,75 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 0 Resonancia desplazada hacia frecuencias bajas Freq (MHz) En este caso la antena está demasiado larga ; hay que acortar las ramas para que resuene más en el centro de la banda. b) Que la resonancia quede por encima de la banda (hacia frecuencias más altas): ROE 3 2,75 2,5 2,25 2 1,75 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0, Freq (MHz) En este caso la antena está demasiado corta ; hay que alargar las ramas para que resuene más en el centro de la banda. Hay que tener en cuenta que a veces es necesario medir la ROE fuera de la frecuencia de trabajo para conocer la tendencia, en caso de que la antena esté tan desajustada que en la banda la ROE no nos indique si está corta o larga. Como regla general para el ajuste de antenas: Resonancia desplazada hacia frecuencias bajas - Si al aumentar la frecuencia sube la ROE, la antena está resonando para frecuencias más bajas: está larga - Si al bajar la frecuencia sube la ROE, la antena está resonando para frecuencias más altas: está corta

5 Influencia de la ROE en la energía radiada En función de la ROE obtenida, se puede saber qué porcentaje de la energía se pierde por el desajuste de la instalación y es devuelta hacia el equipo sin ser radiada. La tabla siguiente muestra los porcentajes así como el valor en vatios para una señal de 5 y 100 vatios respectivamente. EJEMPLO 5 watt EJEMPLO 100 watt ROE MEDIDA % DE RADIACIÓN % DE PÉRDIDA Radiada(W) Reflejada Radiada(W) Reflejada 1.0: :1 99,7 0,3 4,985 0,015 99,7 0,3 1.2:1 99,2 0,8 4,96 0,04 99,2 0,8 1.3:1 98,3 1,7 4,915 0,085 98,3 1,7 1.4:1 97,3 2,7 4,865 0,135 97,3 2,7 1.5: ,85 0, : ,75 0, : ,7 0, : ,6 0, : ,45 0, : ,3 0, : ,15 0, : : ,85 1, : ,75 1, : ,1 1, : ,75 2, : ,45 2, : ,2 2, : ,95 3, : ,8 3, : ,65 3, Los equipos actuales están preparados para trabajar con valores de ROE de hasta 2:1. Una medida prudente es abstenerse de transmitir cuando la ROE se incrementa por encima de 2,5. Cuidado con los cables! No debemos olvidar que un problema de ROE puede ser causado no solo por la antena sino también por cualquier otro elemento del sistema, como pueden ser los cables. Los coaxiales están diseñados para que su impedancia sea cercana a los 50 ohmios. Esto se consigue mediante los diámetros del conductor central y la malla. Aún así puede ocurrir que un cable no tenga la impedancia correcta. Veamos unos ejemplos: - Cuando una parte del cable se ha aplastado o estirado - Cuando la humedad ataca los extremos del conductor, si está mal protegido - Cuando un cable está deteriorado por el paso del tiempo, especialmente por los rayos ultravioleta del sol.

6 Si una instalación da muchos problemas de ajuste de ROE, la manera de despejar dudas en cuanto al cable coaxial consiste en medir la ROE en el punto más cercano a la base de la antena y compararlo con la medida obtenida en el cable coaxial desde el puesto de operación. La ROE se expresaría entonces como la relación entre las impedancias: = 50 Ω Aun existe una alternativa más que puede hacer que un cable coaxial, aun teniendo la impedancia correcta influya en la ROE. Sería el caso de que el cable coaxial funcione para alguna configuración particular como antena. Cómo puede ocurrir eso? - En el caso de que el coaxial (cable no balanceado) alimente una antena balanceada como es un dipolo y esté desajustada. - Cuando el coaxial alimenta una antena vertical con un plano de tierra inadecuado. - Cuando el coaxial recibe radiofrecuencia de una antena próxima y el cable resuena y radia. En todos estos casos la malla del coaxial por su parte externa antena recibe una inducción y puede causar el problema. La solución pasa por modificar la configuración de las antenas y la alimentación de las mismas. ROE sin obsesión Es posible transmitir adecuadamente con unos valores reducidos de ROE. Una instalación bien hecha puede funcionar perfectamente con una ROE de 1,5. No es necesario obsesionarse por reducirla hasta la unidad. Basta con comprobar que en el ancho de banda de operación no se superan los límites de seguridad. Intentar mejorarla hasta el extremo para conseguir una relación de 1 en toda la banda es una tarea exagerada pues no se consigue ninguna mejora apreciable en recepción o transmisión. Basta con vigilar de manera rutinaria la ROE para detectar cambios significativos. También es adecuado comprobar periódicamente la calidad de los coaxiales y conectores, especialmente los que se encuentran expuestos a la intemperie, y en su caso, protegerlos y reemplazarlos cada cierto tiempo. Si los tendidos de coaxial son verticales, hay que evitar los esfuerzos que los estiran, por ejemplo, amarrándolos a una línea que realiza el trabajo de soportar el peso para que el coaxial se ocupe simplemente de llevar las señales.