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Sintonizador de antena

Un sintonizador de antena , una caja de cerillas , un transmatch , una unidad de sintonización de antena ( ATU ), un acoplador de antena o un acoplador de línea de alimentación es un dispositivo conectado entre un transmisor o receptor de radio y su antena para mejorar la transferencia de energía entre ellos al hacer coincidir la impedancia de la radio con la línea de alimentación de la antena. Los sintonizadores de antena son particularmente importantes para su uso con transmisores. Los transmisores alimentan energía a una carga resistiva , muy a menudo de 50 ohmios, para lo cual el transmisor está diseñado de manera óptima para ofrecer potencia de salida, eficiencia y baja distorsión. [1] Si la carga vista por el transmisor se aparta de este valor de diseño debido a una sintonización inadecuada de la combinación antena/línea de alimentación, la salida de potencia cambiará, puede producirse distorsión y el transmisor puede sobrecalentarse.

Las ATU son una parte estándar de casi todos los transmisores de radio; pueden ser un circuito incluido dentro del propio transmisor o un equipo separado conectado entre el transmisor y la antena. En los transmisores en los que la antena está montada separada del transmisor y conectada a él mediante una línea de transmisión ( línea de alimentación ), puede haber una segunda ATU (o red coincidente ) en la antena para hacer coincidir la impedancia de la antena con la línea de transmisión. En transmisores de baja potencia con antenas adjuntas, como teléfonos móviles y walkie-talkies , la ATU está fijada para funcionar con la antena. En transmisores de alta potencia, como estaciones de radio , la ATU es ajustable para adaptarse a los cambios en la antena o el transmisor, y ajustar la ATU para que coincida el transmisor con la antena es un procedimiento importante que se realiza después de realizar cualquier cambio en estos componentes. Este ajuste se realiza con un instrumento llamado medidor SWR .

En los receptores de radio, las ATU no son tan importantes, porque en la parte de baja frecuencia del espectro de radio la relación señal-ruido (SNR) está dominada por el ruido atmosférico . No importa si la impedancia de la antena y el receptor no coinciden, de modo que parte de la potencia entrante de la antena se refleja y no llega al receptor, porque la señal se puede amplificar para compensarla. Sin embargo, en los receptores de alta frecuencia, la SNR del receptor está dominada por el ruido en la parte frontal del receptor , por lo que es importante que la impedancia de la antena receptora coincida con la del receptor para brindar la máxima amplitud de señal en las etapas frontales, para superar el ruido.

Descripción general

La impedancia de una antena es diferente en diferentes frecuencias. Un sintonizador de antena adapta una radio con una impedancia fija (normalmente 50  ohmios para los transceptores modernos) a la combinación de la línea de alimentación y la antena ; útil cuando la impedancia vista en el extremo de entrada de la línea de alimentación es desconocida, compleja o diferente de la del transceptor. El acoplamiento a través de una ATU permite el uso de una antena en una amplia gama de frecuencias. Sin embargo, a pesar de su nombre, un ' sintonizador  ' de antena en realidad hace coincidir el transmisor sólo con la impedancia compleja reflejada en el extremo de entrada de la línea de alimentación. Si tanto el sintonizador como la línea de transmisión no tuvieran pérdidas, la sintonización en el extremo del transmisor produciría una coincidencia en cada punto del sistema transmisor-línea de alimentación-antena. [2] Sin embargo, en los sistemas prácticos, las pérdidas en la línea de alimentación limitan la capacidad del 'sintonizador' de antena para igualar la antena o cambiar su frecuencia de resonancia .

Si la pérdida de potencia es muy baja en la línea que lleva la señal del transmisor a la antena, un sintonizador en el extremo del transmisor puede producir un grado valioso de adaptación y sintonización para la antena y la red de línea de alimentación en su conjunto. [3] [4] Con líneas de alimentación con pérdidas (como el cable coaxial de 50 ohmios de uso común ), la transferencia máxima de potencia solo se produce si se realiza la coincidencia en ambos extremos de la línea. [5]

Si todavía hay una ROE (reflexiones múltiples) alta en la línea de alimentación más allá de la ATU, cualquier pérdida en la línea de alimentación se multiplica varias veces por las ondas transmitidas que se reflejan hacia adelante y hacia atrás entre el sintonizador y la antena, calentando el cable en lugar de enviar una señal. señal. Incluso con una unidad de adaptación en ambos extremos de la línea de alimentación (la ATU cercana que hace coincidir el transmisor con la línea de alimentación y la ATU remota que hace coincidir la línea de alimentación con la antena) las pérdidas en los circuitos de las dos ATU reducirán la potencia entregada a la antena. Por lo tanto, operar una antena alejada de su frecuencia de diseño y compensarla con una transadaptación entre el transmisor y la línea de alimentación no es tan eficiente como usar una antena resonante con una línea de alimentación de impedancia adaptada , ni tan eficiente como una línea de alimentación adaptada desde el transmisor a un transmisor remoto. sintonizador de antena conectado directamente a la antena.

Métodos de coincidencia de banda ancha

A veces se incorporan transformadores , autotransformadores y baluns en el diseño de sintonizadores de antena de banda estrecha y conexiones de cableado de antena. Por lo general, todos tendrán poco efecto en la frecuencia de resonancia de la antena o de los circuitos del transmisor de banda estrecha, pero pueden ampliar el rango de impedancias que el sintonizador de antena puede igualar y/o convertir entre cableado balanceado y no balanceado cuando sea necesario.

Transformadores de ferrita

Los amplificadores de potencia de estado sólido que funcionan entre 1 y 30  MHz suelen utilizar uno o más transformadores de banda ancha enrollados en núcleos de ferrita . Los MOSFET y los transistores de unión bipolar están diseñados para funcionar con una impedancia baja, por lo que el primario del transformador normalmente tiene una sola vuelta, mientras que el secundario de 50  ohmios tendrá de 2 a 4 vueltas. Este diseño de sistema de línea de alimentación tiene la ventaja de reducir la resintonización requerida cuando se cambia la frecuencia de operación. Un diseño similar puede hacer coincidir una antena con una línea de transmisión ; Por ejemplo, muchas antenas de TV tienen una impedancia de 300 ohmios y envían la señal al televisor a través de una línea coaxial de 75 ohmios. Un pequeño transformador con núcleo de ferrita realiza la transformación de impedancia de banda ancha. Este transformador no necesita ni es susceptible de ajuste. Para uso exclusivo de recepción en un televisor, la pequeña variación de la ROE con la frecuencia no es un problema importante.

Cabe agregar que muchos transformadores basados ​​en ferrita realizan una transformación de balanceado a desequilibrado junto con el cambio de impedancia. Cuando la función balanceada a no balanceada está presente, estos transformadores se denominan balun (de lo contrario, unun ). Los baluns más comunes tienen una transformación de impedancia de 1:1 o 1:4 .

Autotransformadores

Existen varios diseños para la adaptación de impedancias mediante un autotransformador , que es un transformador de un solo cable con diferentes puntos de conexión o derivaciones espaciadas a lo largo de los devanados. Se distinguen principalmente por su relación de transformación de impedancia (1:1, 1:4, 1:9, etc., el cuadrado de la relación de devanado) y si los lados de entrada y salida comparten una tierra común o están emparejados desde un cable que está conectado a tierra en un lado ( no balanceado ) a un cable sin conexión a tierra (generalmente balanceado ). Cuando los autotransformadores conectan líneas balanceadas y no balanceadas se denominan baluns , al igual que los transformadores de dos devanados. Cuando se deben conectar dos cables o circuitos con conexión a tierra diferente pero las tierras se mantienen independientes, se utiliza en su lugar un transformador completo de dos devanados con la relación deseada.

Diagrama esquemático del transformador automático.
Autotransformador 1:1, 1:4 y 1:9

El circuito que se muestra a la derecha tiene tres devanados idénticos enrollados en la misma dirección alrededor de un núcleo de "aire" (para frecuencias muy altas) o un núcleo de ferrita (para frecuencias medias o bajas). Los tres devanados iguales que se muestran están conectados a una tierra común compartida por dos líneas no balanceadas (por eso este diseño se llama unun ) y se pueden usar como coincidencia de impedancia 1:1, 1:4 o 1:9, dependiendo de la derivación. elegido. (Los mismos devanados podrían conectarse de manera diferente para formar un balun ).

Por ejemplo, si el lado derecho está conectado a una carga resistiva de 10  ohmios , el usuario puede conectar una fuente en cualquiera de los tres terminales sin conexión a tierra en el lado izquierdo del autotransformador para obtener una impedancia diferente. Observe que en el lado izquierdo, la línea con más devanados mide mayor impedancia para la misma carga de 10 ohmios en el derecho.

Diseño de banda estrecha

Los métodos de "banda estrecha" que se describen a continuación cubren un intervalo de frecuencias mucho menor, en comparación con los métodos de banda ancha descritos anteriormente.

Los métodos de adaptación de antenas que utilizan transformadores tienden a cubrir una amplia gama de frecuencias. Un único balun típico disponible comercialmente puede cubrir frecuencias de 3,5 a 30,0  MHz , o casi toda la banda de radio de onda corta . La adaptación a una antena utilizando un segmento cortado de la línea de transmisión (que se describe a continuación) es quizás el más eficiente de todos los esquemas de adaptación en términos de energía eléctrica, pero normalmente sólo puede cubrir un rango de entre 3,5 y 3,7  MHz de ancho, un rango muy pequeño de hecho. en comparación con un balun de banda ancha. Los circuitos de acoplamiento de antena o de adaptación de línea de alimentación también son de banda estrecha para cualquier configuración, pero se pueden volver a sintonizar de manera más conveniente. Sin embargo, son quizás los menos eficientes en términos de pérdida de energía (¡aparte de no tener ninguna adaptación de impedancia!).

Métodos de sintonización de antena de línea de transmisión.

Panel frontal del gabinete gris con perillas, medidores e interruptores
Vista frontal del sintonizador de antena, con el interior parcialmente expuesto

Se puede utilizar la inserción de una sección especial de línea de transmisión, cuya impedancia característica difiere de la de la línea principal, para hacer coincidir la línea principal con la antena. Una línea insertada con la impedancia adecuada y conectada en la ubicación adecuada puede realizar efectos de coincidencia complicados con una eficiencia muy alta, pero abarca un rango de frecuencia muy limitado. [6]

El ejemplo más simple de este método es el transformador de impedancia de un cuarto de onda formado por una sección de línea de transmisión no coincidente. Si un cable coaxial de un cuarto de longitud de onda de 75 ohmios está conectado a una carga de 50 ohmios, la ROE en el cuarto de longitud de onda de la línea de 75 ohmios se puede calcular como 75 Ω / 50 Ω = 1,5; el cuarto de longitud de onda de la línea transforma la impedancia no coincidente a 112,5 ohmios (75 ohmios × 1,5 = 112,5 ohmios). Por lo tanto, esta sección insertada hace coincidir una antena de 112 ohmios con una línea principal de 50 ohmios.

El transformador coaxial de 16  de longitud de onda es una forma útil de igualar 50 a 75 ohmios utilizando el mismo método general. [7] La ​​base teórica es discutida por el inventor, y una aplicación más amplia del método se encuentra aquí: Branham, P. (1959). Un transformador conveniente para combinar líneas coaxiales. Ginebra: CERN. [8]

Un segundo método común es el uso de un trozo : una sección de línea abierta o en cortocircuito se conecta en paralelo con la línea principal. Con coaxial esto se hace usando un conector en 'T'. La longitud del trozo y su ubicación se pueden elegir de manera que se produzca una línea coincidente debajo del trozo, independientemente de la impedancia compleja o ROE de la propia antena. [9] La antena J-pole es un ejemplo de una antena con un conector integrado.

Coincidencia de circuitos agrupados básicos utilizando la red L

Interior del sintonizador de antena, visto desde arriba
ATU automática para transceptor aficionado

A continuación se muestra el circuito básico requerido cuando se utilizan capacitancias e inductores agrupados. Este circuito es importante porque lo utilizan muchos sintonizadores automáticos de antena y también porque los circuitos más complejos pueden analizarse como grupos de redes L.

Diagrama esquemático de la red de coincidencia básica.
Red básica

Esto se llama red L no porque contenga un inductor (de hecho, algunas redes L constan de dos condensadores), sino porque los dos componentes están en ángulo recto entre sí, y tienen la forma de una letra inglesa girada y, a veces, invertida. 'L'. La red 'T' ("Tee") y la red π ("Pi") también tienen una forma similar a las letras inglesas y griegas que les dan nombre.

Esta red básica es capaz de actuar como un transformador de impedancia . Si la salida tiene una impedancia que consta de resistencia R carga y reactancia j  X carga , mientras que la entrada se va a conectar a una fuente que tiene una impedancia de R resistencia de fuente y j  X reactancia de fuente , entonces

y

.

En este circuito de ejemplo, X L y X C se pueden intercambiar. Todos los circuitos ATU a continuación crean esta red, que existe entre sistemas con diferentes impedancias.

Por ejemplo, si la fuente tiene una impedancia resistiva de 50 Ω y la carga tiene una impedancia resistiva de 1000 Ω:

Si la frecuencia es de 28 MHz,

Como,

entonces,

Entonces,

Mientras que,

entonces,

Teoría y práctica

Una red en paralelo, que consta de un elemento resistivo (1000 Ω) y un elemento reactivo (- j  229,415 Ω), tendrá la misma impedancia y factor de potencia que una red en serie que consta de elementos resistivos (50 Ω) y reactivos (- j  217,94 Ω).

Diagramas esquemáticos de dos redes coincidentes con la misma impedancia.
Dos redes en un circuito; ambos tienen la misma impedancia

Agregando otro elemento en serie (que tiene una impedancia reactiva de + j  217,94 Ω), la impedancia es de 50 Ω (resistiva).

Diagramas esquemáticos de tres redes coincidentes, todas con la misma impedancia.
Tres redes en un circuito, todas con la misma impedancia

Tipos de redes L y su uso

La red L puede tener ocho configuraciones diferentes, seis de las cuales se muestran aquí. Las dos configuraciones que faltan son las mismas que las de la fila inferior, pero con el elemento paralelo (cables verticales) en el lado derecho del elemento en serie (cables horizontales), en lugar de en el izquierdo, como se muestra.

En la discusión de los diagramas que siguen, el conector de entrada proviene del transmisor o "fuente"; el conector de salida va a la antena o "carga". La regla general (con algunas excepciones, que se describen a continuación) es que el elemento en serie de una red L va en el lado con la impedancia más baja. [10]

seis circuitos comunes de red L
seis circuitos comunes de red L

Entonces, por ejemplo, los tres circuitos en la columna de la izquierda y los dos en la fila inferior tienen el elemento en serie (horizontal) en el lado exterior y generalmente se usan para pasar de una entrada (transmisor) de baja impedancia a una de alta impedancia . salida (antena), similar al ejemplo analizado en la sección anterior. Los dos circuitos superiores en la columna derecha, con el elemento en serie (horizontal) en el lado interior , generalmente son útiles para bajar de una impedancia de entrada más alta a una impedancia de salida más baja.

La regla general sólo se aplica a cargas que son principalmente resistivas , con muy poca reactancia . En casos donde la carga es altamente reactiva , como una antena alimentada con señales cuya frecuencia está alejada de cualquier resonancia, puede ser necesaria la configuración opuesta. Si están lejos de la resonancia, los dos circuitos inferiores de bajada (de entrada alta a baja) se usarían para conectarse para un paso hacia arriba (de baja entrada a alta salida, que es principalmente reactancia). [11]

Las versiones de paso bajo y alto de los cuatro circuitos que se muestran en las dos filas superiores utilizan sólo un inductor y un condensador. Normalmente, se preferiría el paso bajo con un transmisor para atenuar los armónicos, pero se puede elegir la configuración de paso alto si los componentes se obtienen más convenientemente, o si la radio ya contiene un filtro de paso bajo interno, o si es deseable atenuar las bajas frecuencias (por ejemplo, cuando una estación local de AM que transmite en una frecuencia media puede estar sobrecargando un receptor de alta frecuencia ).

El circuito Low R , high C se muestra alimentando una antena vertical corta, como sería el caso de una antena móvil compacta o de otro modo en frecuencias por debajo de la frecuencia de resonancia natural más baja de una antena . Aquí, la capacitancia inherente de una antena de cable aleatorio corta es tan alta que la red L se realiza mejor con dos inductores , en lugar de agravar el problema usando un capacitor.

Se muestra el circuito Low R , high L alimentando una pequeña antena de cuadro . Por debajo de la resonancia, este tipo de antena tiene tanta inductancia que una mayor inductancia al agregar una bobina empeoraría aún más la reactancia. Por tanto, la red L se compone de dos condensadores.

Una red L es el circuito más simple que logrará la transformación deseada; Para cualquier antena y frecuencia determinadas, una vez que se selecciona un circuito entre las ocho configuraciones posibles (de las cuales seis se muestran arriba), solo un conjunto de valores de componentes coincidirá con la impedancia de entrada y la impedancia de salida . Por el contrario, todos los circuitos que se describen a continuación tienen tres o más componentes y, por lo tanto, tienen muchas más opciones de inductancia y capacitancia que producirán una coincidencia de impedancia. El operador de radio debe experimentar, probar y utilizar su criterio para elegir entre los muchos ajustes que producen la misma coincidencia de impedancia.

Pérdidas del sistema de antena.

Pérdida en sintonizadores de antena

Cada medio de igualación de impedancia introducirá alguna pérdida de energía. Esto variará desde un pequeño porcentaje para un transformador con núcleo de ferrita hasta un 50% o más para una ATU compleja que no esté sintonizada correctamente o que funcione en los límites de su rango de sintonización. [12]

Con los sintonizadores de banda estrecha, la red L tiene la pérdida más baja, en parte porque tiene la menor cantidad de componentes, pero principalmente porque necesariamente opera al nivel más bajo posible para una transformación de impedancia determinada. Con la red L, la carga no es ajustable, sino que se fija a medio camino entre las impedancias de la fuente y la carga. Dado que la mayor parte de la pérdida en los sintonizadores prácticos estará en la bobina, elegir la red de paso bajo o de paso alto puede reducir un poco la pérdida.

La red L que utiliza solo condensadores tendrá la pérdida más baja, pero esta red solo funciona donde la impedancia de carga es muy inductiva, lo que la convierte en una buena opción para una antena de cuadro pequeña . La impedancia inductiva también ocurre con antenas de alambre recto utilizadas en frecuencias ligeramente por encima de una frecuencia resonante , donde la antena es demasiado larga (por ejemplo, entre un cuarto y media onda de largo en la frecuencia de operación). Sin embargo, las antenas de cable recto problemáticas suelen ser demasiado cortas para la frecuencia en uso.

Con la red T de paso alto, la pérdida en el sintonizador puede variar desde un pequeño porcentaje (si está sintonizado para obtener la pérdida más baja) hasta más del 50 % si el sintonizador no está ajustado correctamente. Usar la capacitancia máxima disponible producirá menos pérdidas que si uno simplemente sintoniza un partido sin tener en cuenta la configuración. [13] Esto se debe a que usar más capacitancia significa usar menos vueltas del inductor, y la pérdida se produce principalmente en el inductor.

Con el sintonizador SPC las pérdidas serán algo mayores que con la red T, ya que la capacitancia agregada a través del inductor desviará parte de la corriente reactiva a tierra que debe cancelarse mediante corriente adicional en el inductor. [14] La desventaja es que la inductancia efectiva de la bobina aumenta, lo que permite el funcionamiento a frecuencias más bajas de lo que sería posible de otro modo.

Si se desea un filtrado adicional, el inductor se puede configurar deliberadamente en valores mayores, proporcionando así un efecto de paso de banda parcial. [15] De esta manera se puede ajustar el T de paso alto, el π de paso bajo o el sintonizador SPC. La atenuación adicional en frecuencias armónicas se puede aumentar significativamente con sólo un pequeño porcentaje de pérdida adicional en la frecuencia sintonizada.

Cuando se ajusta para una pérdida mínima, el sintonizador SPC tendrá un mejor rechazo de armónicos que el T de paso alto debido a su circuito de tanque interno. Cualquiera de los dos tipos es capaz de producir un buen rechazo de armónicos si una pequeña pérdida adicional es aceptable. El paso bajo π tiene una atenuación armónica excepcional en cualquier configuración, incluida la de pérdida más baja.

Ubicación de la ATU

Se insertará una ATU en algún lugar a lo largo de la línea que conecta el transmisor o receptor de radio a la antena. [16] El punto de alimentación de la antena suele estar en lo alto del aire (por ejemplo, una antena dipolo ) o muy lejos (por ejemplo, una antena de cable aleatorio alimentada por el extremo ). Una línea de transmisión, o línea de alimentación, debe transportar la señal entre el transmisor y la antena. La ATU se puede colocar en cualquier lugar a lo largo de la línea de alimentación: en el transmisor, en la antena o en algún punto intermedio.

Es mejor realizar la sintonización de la antena lo más cerca posible de la antena para minimizar las pérdidas, aumentar el ancho de banda y reducir el voltaje y la corriente en la línea de transmisión. Además, cuando la información que se transmite tiene componentes de frecuencia cuya longitud de onda es una fracción significativa de la longitud eléctrica de la línea de alimentación, se producirá distorsión de la información transmitida si hay ondas estacionarias en la línea. Las transmisiones de TV analógica y estéreo FM se ven afectadas de esta manera. Para esos modos, se requiere coincidencia en la antena.

Cuando sea posible, un sintonizador automático o controlado remotamente en un estuche resistente a la intemperie en la antena o cerca de ella es conveniente y constituye un sistema eficiente. Con un sintonizador de este tipo, es posible combinar una amplia gama de antenas [17] (incluidas las antenas furtivas). [18] [19]

Cuando la ATU debe ubicarse cerca de la radio para un ajuste conveniente, cualquier ROE significativa aumentará la pérdida en la línea de alimentación. Por esa razón, cuando se utiliza una ATU en el transmisor, una línea de alimentación de alta impedancia y baja pérdida es una gran ventaja (línea de cable abierto, por ejemplo). Es aceptable una longitud corta de línea coaxial de bajas pérdidas, pero con líneas más largas con pérdidas la pérdida adicional debido a la ROE se vuelve muy alta. [20]

Es muy importante recordar que al hacer coincidir el transmisor con la línea, como se hace cuando la ATU está cerca del transmisor, no hay cambios en la ROE en la línea de alimentación. Las corrientes de reacción reflejadas por la antena son retrorreflejadas por la ATU (generalmente varias veces entre las dos) y, por lo tanto, son invisibles en el lado del transmisor de la ATU. El resultado de las múltiples reflexiones es una pérdida compuesta, un voltaje o corriente más altos y un ancho de banda reducido, ninguno de los cuales puede ser corregido por la ATU.

Relación de onda estacionaria

Medidor ROE de aguja cruzada retroiluminado
Medidor ROE de aguja cruzada en sintonizador de antena

Es un error común pensar que una relación de onda estacionaria (ROE) alta por sí misma causa pérdidas. [3] Una ATU bien ajustada que alimenta una antena a través de una línea de baja pérdida puede tener solo un pequeño porcentaje de pérdida adicional en comparación con una antena intrínsecamente adaptada, incluso con una ROE alta (4:1, por ejemplo). [21] Una ATU colocada al lado del transmisor simplemente vuelve a reflejar la energía reflejada desde la antena (“corriente de reacción”) nuevamente a lo largo de la línea de alimentación hacia la antena (“retrorreflexión”). [3] Las altas pérdidas surgen de la resistencia de RF en la línea de alimentación y la antena, y esas reflexiones múltiples debido a la alta ROE hacen que las pérdidas en la línea de alimentación se agraven.

El uso de una línea de alimentación de alta impedancia y baja pérdida con una ATU produce muy pocas pérdidas, incluso con múltiples reflexiones. Sin embargo, si la combinación línea de alimentación-antena tiene "pérdidas", entonces una ROE idénticamente alta puede perder una fracción considerable de la potencia de salida del transmisor. Las líneas de alta impedancia, como la mayoría de las líneas de cables paralelos, transportan energía principalmente como alto voltaje en lugar de alta corriente, y la corriente por sí sola determina la potencia perdida por la resistencia de la línea. Entonces, a pesar de la alta ROE, se pierde muy poca energía en una línea de alta impedancia en comparación con una línea de baja impedancia (por ejemplo, el típico cable coaxial). Por esa razón, los operadores de radio pueden ser más informales a la hora de utilizar sintonizadores con línea de alimentación de alta impedancia.

Sin una ATU, la ROE de una antena y una línea de alimentación que no coinciden puede presentar una carga inadecuada al transmisor, causando distorsión y pérdida de potencia o eficiencia con calentamiento y/o quemado de los componentes de la etapa de salida. Los transmisores de estado sólido modernos reducirán automáticamente la potencia cuando se detecte una ROE alta, por lo que algunas etapas de potencia de estado sólido solo producen señales débiles si la ROE se eleva por encima de 1,5 a 1. Si no fuera por ese problema, incluso las pérdidas de una ROE de 2: 1 podría tolerarse, ya que sólo el 11 por ciento de la potencia transmitida se reflejaría y el 89 por ciento se enviaría a través de la antena. Por lo tanto, la principal pérdida de potencia de salida con una ROE alta se debe a que el transmisor "retrocede" su salida cuando se enfrenta a una corriente de reacción.

Los transmisores y amplificadores de válvulas generalmente tienen una red de salida ajustable que puede alimentar cargas no coincidentes hasta quizás 3:1 SWR sin problemas. En efecto, la red π incorporada de la etapa de salida del transmisor actúa como una ATU. Además, dado que los tubos son eléctricamente robustos (aunque mecánicamente frágiles), los circuitos basados ​​en tubos pueden tolerar una corriente de reacción muy alta sin sufrir daños.

Aplicaciones de transmisión

Transmisores de transmisión AM

ATU para una antena AM de 6 torres y 250 KW

Una de las aplicaciones más antiguas de los sintonizadores de antena es en transmisores de radiodifusión de onda corta y AM. Los transmisores de AM suelen utilizar una antena vertical (torre) que puede tener una longitud de 0,20 a 0,68 longitudes de onda. En la base de la torre se utiliza una ATU para hacer coincidir la antena con la línea de transmisión de 50 ohmios desde el transmisor. El circuito más utilizado es una red en T, que utiliza dos inductores en serie con un condensador en derivación entre ellos. Cuando se utilizan múltiples torres, la red ATU también puede proporcionar un ajuste de fase para que las corrientes en cada torre se puedan escalonar con respecto a las demás para producir un patrón deseado. A menudo, la ley exige que estos patrones incluyan nulos en direcciones que podrían producir interferencias, así como aumentar la señal en el área objetivo. El ajuste de las ATU en una matriz multitorre es un proceso complejo y que requiere mucho tiempo y requiere una experiencia considerable.

Transmisores de onda corta de alta potencia

Para la onda corta internacional (50 kW y superior), la sintonización frecuente de la antena se realiza como parte de los cambios de frecuencia que pueden ser necesarios estacionalmente o incluso diariamente. Los transmisores de onda corta modernos suelen incluir circuitos de adaptación de impedancia incorporados para ROE de hasta 2:1 y pueden ajustar su impedancia de salida en 15 segundos.

Las redes de adaptación en los transmisores en ocasiones incorporan un balun o se puede instalar uno externo al transmisor para alimentar una línea balanceada. Las líneas de transmisión balanceadas de 300 ohmios o más eran más o menos estándar para todos los transmisores y antenas de onda corta en el pasado, incluso para los aficionados. La mayoría de las emisoras de onda corta han seguido utilizando transmisiones de alta impedancia incluso antes de la llegada de la adaptación automática de impedancia.

Las antenas de onda corta más utilizadas para la radiodifusión internacional son la antena HRS (matriz de cortina), que cubre un rango de frecuencia de 2 a 1 y la antena logarítmica periódica que cubre hasta un rango de frecuencia de 8 a 1. Dentro de ese rango, la ROE variará, pero generalmente se mantiene por debajo de 1,7 a 1, dentro del rango de ROE que se puede sintonizar mediante la adaptación de antena incorporada en muchos transmisores modernos. Por lo tanto, al alimentar estas antenas, un transmisor moderno podrá sintonizarse según sea necesario para coincidir en cualquier frecuencia.

Ver también

Referencias

  1. ^ https://www.microwaves101.com/encyclopedias/load-pull-for-power-devices
  2. ^ Stiles, J. Combinación con elementos agrupados
  3. ^ abc Maxwell, WM W2DU (1990). Reflexiones: Líneas de transmisión y antenas , 1ª ed. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio. ISBN  0-87259-299-5 .
  4. ^ Moore, Cecil. (09 de enero de 2014). Cuentos del viejo XYL en la radioafición.
  5. ^ Sociedad de Radioaficionados Foothills.
  6. ^ Plata, H. Ward [Ed.] (2011). Libro de antenas ARRL , pág. 22–24. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio. ISBN 978-0-87259-694-8 
  7. ^ Cathey, T. (9 de mayo de 2009). Cómo combinar un coaxial de 50 ohmios con un coaxial de 75 ohmios, Yagis de 35 ohmios, etc. Foro AM.
  8. ^ Branham, P. (1959). Un transformador conveniente para combinar líneas coaxiales . Ginebra: CERN . Coincidencia con líneas coaxiales de 1⁄6 de onda.
  9. ^ Storli, Martín. (13 de mayo de 2017). Calculadora de coincidencias de un solo talón.
  10. ^ Plata, HL (Ed.) (2011). Manual de la ARRL para comunicaciones por radio , 88.ª ed. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio.
  11. ^ Smith, Philip H. (1969). Aplicaciones electrónicas del Smith Chart , p. 121. Tucker, GA: Editorial Nobel. ISBN 1-884932-39-8 
  12. ^ Hallas, Joel R. (2010). La guía ARRL para sintonizadores de antena , pág. 4-3. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio. ISBN 978-0-87259-098-4
  13. ^ Plata, HW (2014). El manual de la ARRL , edición de 2015, pág. 20-16. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio. ISBN 978-1-62595-019-2
  14. ^ Kevin Schmidt, W9CF. Estimación de pérdidas de la red T a 80 y 160 metros.
  15. ^ Stanley, J. (2015-09). Correspondencia Técnica: Sintonizadores de Antena como Preselectores. QST , septiembre de 2015, pág. 61.
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  17. ^ SGC World: Guía del usuario de HF
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  20. ^ Hallas, Joel R. (2010). La guía ARRL para sintonizadores de antena , pág. 7-4. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio, ISBN 978-0-87259-098-4 
  21. ^ Hall, Jerry (Ed.). (1988). Libro de antenas ARRL , pág. 25-18 y siguientes. Newington, CT: Liga Estadounidense de Retransmisiones de Radio. ISBN 978-0-87259-206-3 

Otras lecturas

enlaces externos