Antena- IES Fco. Romero Vargas

Antenas
por Juan Antonio Villalpando
mi correo: juana1991@yahoo.com)
(IES Fco. Romero Vargas - Jerez de la Fra.)

-
____________________________________________________________________
____________________________________

TEMA 12.
ANTENAS

- Antenas.

Presentación

El espectro electromagnético.

Observa que las señales electromagnéticas se pueden medir en Hercios, metros (longitud de onda) y en electrón voltios.
Observa que una señal de 2 GHz tiene una longitud de onda de centímetros, por eso se llaman microondas.
Las señales de decenas de megahercios tiene una longitud de onda grande, por eso se llaman transmisiones de onla larga.
También las hay de onda corta y de onda media.

Radiodifusión

Forma en que se transmite/recibe la señal de la antena

Una antena emite/recibe un campo electromagnético. Son dos señales una eléctrica y otra magnética formando entre sí 90º. Esas perturbaciones se propagan por el aire y una antena receptora construida para recibir la frecuencia de emisión puede captar la señal a un nivel apropiado para ser amplificada.

El campo eléctrico se mide en V/m. El magnético en A/m
Medidor de radiación.

AntenaINTA.ppx

Radiación Electromagnética.

CAMPO ELECTRO MAGNÉTICO.

Radiación electromagnética que emite un dipolo vertical. Campo Eléctrico y Magnético.

La intensidad de campo eléctrico E se mide en V/m. Es una medida utilizada para conocer a qué nivel llega la señal a un lugar. El nivel mínimo está recogido en BOE: http://www.boe.es/boe/dias/2003/05/14/pdfs/A18459-18502.pdf

Niveles superiores a...

Señal senoidal

Ejercicio

- Un emisor emite con una frecuencia portadora de f = 90 MHz, calcula su longitud de onda.

c es la velocidad de la luz = 300.000.000 m/s

λ = c / f

λ = c / 90 = 3,33 m

O sea, emite unas ondas de 3,33 m.

Antena.

Antenas dipolos. Estas antenas tienen una impedancia de 75 Ω.

Dipolo plegado. Tienen una impedancia de 300 Ω.

Dipolo plegado circular. Se utiliza en antenas receptoras de FM. Tienen una impedancia de 200 Ω. También se pueden ver con una impedancia de 75 Ω.

Dipolo plegado con reflector y directores. Este tipo de antena se llama Yagi. Estas antenas tienen más ganancias. Al acompañar el dipolo plegado con el reflector y directores, se puede conseguir que tenga una impedancia de 75 Ω.

Las demás antenas de Wifi y otras formas de transmisión suelen tener una impedancia característica de 50 Ω.

Antena de 1/4 de onda, tiene 36 óhmios.

Longitud de la antena.

Supongamos que queremos recibir una frecuencia de 90 MHz (λ = 3,33 m), una buena opción sería utilizar un dipolo que tenga un ancho de la mitad de la longitud de onda, en nuestro caso longitud_de_la_antena = λ / 2 = 3,33 / 2 = 1,66 m, para un mejor funcionamiento, se suele utilizar una longitud un 5% menos que la que hemos obtenido, en nuestro caso nuestra antena mediría 1,577 m.
Si nuestra antena es de media onda y tomamos la señal de la mitad, en ese punto obtendremos la menor impedancia y el mayor nivel de tensión.

Vamos a suponer que nuestra antena tiene una impedancia Za = Ra + Xaj = 75 + 5j = 75,16 Ω

Sería conveniente que la línea de transmisión, es decir el cable coaxial tuviera una impedancia característica Zo de 75 Ω para que no se pierda mucha señal al pasar por él. En efecto, como vimos a principio de curso, para que se transfiera la máxima potencia, el cable y la antena deben tener la misma impedancia.

Si tuviera impedancia distinta se producirían ondas estacionarias. El nivel de adaptación entre la antena y el cable se mide mediante un medidor ROE.

Antenas de referencias.

Antena isotrópica, es una antena hipotética (no se fabrica) que irradia con ganancia unidad en todas las direcciones. Se toma como referencia, por ejemplo una antena puede tener una ganancia de 20 dBi

Antena dipolo, está formado por dos varillas, irradia en toro. Es muy popular. Ejemplo de dipolo. Se toma como referencia, por ejemplo una antena puede tener una ganancia de 24 dBd.

Se ha de saber que dBd = dBi - 2,14

Antena dipolo plegado, la varilla del dipolo está cerrada. Ejemplo de dipolo plegado. Arreglo de dipolos.

Antena direccional, irradia o recibe principalmente en una dirección.

En las figuras radiación de antena isotrópica, dipolo horizontal y vertical y antena direccional.

En realidad la antena no amplifica, lo que ocurre es que dependiendo de la forma de la antena se consigue "echar" toda la señal por "el mismo sitio" en vez de "echarla" en forma esférica como lo haría la isotrópica.

La antena de la figura b) es 1000 veces "mejor" que la isotrópica de la figura a), debido a su diseño toda la señal sale en una dirección.
De tal manera que menos potencia (0,1 W) sale al exterior con el mismo nivel que la de mucha potencia (1000 W) de la figura a).

Polarización horizontal y vertical

Según se coloque la antena podrá emitir en forma vertical u horizontal. La antena receptora también debe estar en horizontal o vertical como la transmisora.

Pol. Horizontal	Pol. Vertical

También existe la polarización circular. La rotación puede ser a derecha o a izquierda.

Dipolo, Yagiy dipolo plegado. Polarización vertical.
El Dipolo vertical de la izquierda es pequeño porque está adaptado a recibir frecuencias grandes, por ejemplo 600 MHz.

Dipolo plegado circular para antenas de FM.

Polarizacion horizontal. Dipolo. Las varillas son bastante largas porque están adaptadas a recibir frecuencias "pequeñas" de unos 30 MHz

Tipos de antenas e información . Al final ver esquema de guía onda en las parabólicas.

Ganancia de la antena.

Según la frecuencia que llegue a la antena, está amplificará más o menos la señal.

Gráfico de ganancia de varias antenas de televisión UHF, frecuencias entre 470 y 860 MHz. Las emisoras cercanas a 800 MHz son las que obtienen más ganancia con estas antenas.
Los números 1245, 1243, 1242 y 1121 son distintos tipos de antenas.

Diagrama de radiación

Nos aporta los valores de la ganancia de la señal según su ángulo de llegada o salida.

Diagrama de radiación de un dipolo vertical.

Diagrama de radiación de una antena direccional

Relación delante detrás.

Es la relación la ganancia de la señal en la parte anterior y en la parte posterior de una dirección.

Por ejemplo en la figura sería: 12,45 - (-15) = 27,45

Cuanto mayor sea este número mejor es la antena ya que acepta principalmente la señal por delante y muy poca por detrás, ya que la señal por detrás puede venir de otra emisora y mezclarse con la deseada que viene por delante.

Ángulo de radiación. Apertura de haz. Ancho de haz.

Es el ángulo a 3 dB en la parte delantera de la antena.

Por ejemplo, en la figura sería: la ganancia máxima: 12,45 dB. Tres decibelios menos son 12,45 - 3 = 9,45 dB

La señal azul corta a la verde en 9,45 dB a 65º y 115º. Luego el ángulo de radiación es 50º. Dedúcelo.

Ejercicio.

Calcula la ganancia a 40º
Calcula la relación delante atrás.
Qué ganancia tiene su sidelobe
¿Qué ángulo de radiacion tiene?

Ejercicio. Cálculo de un dipolo.

Programa para calcular antena. buena aplicación de VK5DJ.

Programa para construir antenas Yagi (funciona en Windows de 32 bits) qy4 (quickyagi)-Parahacerantenas YAGI (Pulsamos A A O).

Cálculo con Excell (no exacto, solo ejemplo)

Tutorial en inglés de cómo hacer una antena

Otro tutorial para hacer una antena

Ejercicio de antena de media onda.

- Calcula el tamaño de un dipolo (media onda) para recibir las señales de la FM de radio comercial.
- Cálcula el dipolo plegado y una antena yagi con un solo director. (usar el método del 5%).

Las señales de FM comerciales de radio emiten entre 87 MHz y 108 MHz.

Realicemos una sola antena adaptada a la mitad de esa banda...

f = (87 + 108) / 2 = 97,5 MHz

Tomemos ese valor como referencia de frecuencias para realizar nuestra antena.

Para ver el "tamaño" de la onda podemos calcular la longitud de onda mediante...

λ = c / f

λ = 300.000.000 / 97.5 MHz = 3,1 metros = 310 cm

Así que pondríamos una varilla de esas dimensiones para realizar una antena de onda completa. Tendría una impedancia de 600 ohmios.

Sin embargo se prefiere realizar una antena de media onda, ya que presenta menos impedancia, concretamente 75 ohmios (realmente 73) en el centro de la antena. Es decir, la relación entre voltios e intensidad en el centro de la antena es 73 ohmios. En los extremos tiene 2500 ohmios. Se toma la señal en el centro de la antena, una vez abierta.

As the centre point is where the current is a maximum and the voltage is a minimum, this makes a convenient point to feed the antenna as it present a low impedance. This is much easier to feed as high RF voltages.

Lo vamos a realizar con la regla del 5%.

Nuestra antena de FM tendrá entonces una longitud de 3,1 / 2 = 1,55 m = 155 cm. Que cortaremos en dos trozos.
Además para obtener mayor rendimiento acortamos esa longitud un 5% (1,55 * 0,05 = 0,0775 m)

1,55 - 0,0775 = 1,47 m

La varilla debe tener 1,47 m que dividimos en dos partes

1,47 / 2 = 0,74 es decir 74 cm cada parte.

Vamos a separar las varillas un 5%, es decir:

74 cm * 0,05 = 4 cm aproximadamente

Cortamos dos varillas huecas de aluminio o cobre, de 1 cm de diámetro y la atornillamos a un elemento aislante.

Antena dipolo de media onda para recibir señales de FM desde 88 MHz hasta 108 MHz. La mejor recepción será para 97,5 MHz que es el centro de esa banda.
Esta antena tiene 75 ohmios.

Dipolo plegado.

Podemos plegar nuestro dipolo. Tendrá la misma ganancia que el dipolo anterior. Su impedancia será ahora de 300 ohmios.
La separación entre la parte de arriba y de abajo debe ser menor que λ / 32

λ = 3,1 m = 310 cm

En nuestro caso menor de 310 / 32 = 9,6 cm

Reflector.

Si detrás del dipolo ponemos un Reflector aumentará su ganancia unos 3 dB (tened en cuenta que 3 dB es el doble de la potencia).
El Reflector debe ser un 5 % mayor que el dipolo y estar separado 0,1λ

En nuestro caso tendrá 152 + 152 * 5% = 159,6 cm

λ = 3,1 m = 310 cm

Las separaciones entre el Reflector y el Dipolo se suele tomar 0,1λ, en nuestro caso se podría poner 31 cm de distancia

Con el Reflector la impedancia es de 75 ohmios

Director

Si delante del dipolo ponemos un Director aumentará la ganancia otros 3 dB.
El director debe ser de un 5% menor que el dipolo y estar separado menos de λ / 4

En nuestro caso tendrá 152 - 152 * 5% = 144,4 cm

Las separaciones entre el Director y el Dipolo vamos a tomar 0,1λ. En nuestro caso saldrá también 31 cm de distancia.

Dipolo con un Reflector y un Director.

En este caso tendrá unos 6 a 9 dB y una impedancia de 75 ohmios. La varilla central es un dipolo plegado de 155 cm como hemos visto anteriormente.

Esta antena se llama Yagi, tiene 3 elementos, una ganancia de unos 8 dB y una frecuencia central de 97,5 MHz.

Para la ganancia se puede utilizar esta fórmula.

GT = 1.66 * N donde N es el número de elementos. Cuantos más elementos le pongamos será más direccional.

Approximate Yagi-Uda antenna Gain levels
Number of elements	Ganancia sobre dipolo (Sobre dBi sumar 2,14)
2	5
3	7.5
4	8.5
5	9.5
6	10.5
7	11.5

Antena Yagi

Es un dipolo (que puede ser plegado) con varillas delanteras llamadas Directores y una trasera llamada Reflector.

Antena Yagi 5 elementos 144 MHz

- Otra manera de hacer los cálculos (nosotros lo haremos con el 5%).

- Programa online MMANA para cálculos de antenas.

Sencillo cálculo de antena Yagi. (Ver)

El boom es la varilla central.

IMPORTANTE: si las varillas son pequeñas la antena está preparada para frecuencias grandes. (Ejemplo 21 Ghz)
Si las varillas son grandes, la antena está preparada para frecuencias pequeñas (Ejemplo 27 MHz)

13 de mayo

Antena de un cuarto de onda o Marconi.

La impedancia es la mitad que la del dipolo, unos 36 ohmios. Tienen 1 dBi.
Construir antena vertical (Ver)

Esta antena también es importante ya que se utiliza en vehículos, emisoras de radioaficionados y emisoras de potencia.

En este caso la varilla de la antena solo aporta 1/4 de onda, el otro 1/4 de onda necesario para formar la media onda, se refleja en el suelo (imagen). En efecto, es necesario un suelo buen conductor para que ser forme, como en un espejo, el 1/4 de onda necesario.
De tal manera que una parte de la antena deberá contactar con la tierra. Una forma de aumentar la conductividad de la tierra es humedeciéndola, incluso situando debajo de la antena una malla metálica o una serie de varillas radiales.
En vez de estar la antena tocando directamente la tierra, se pueden poner varillas radiales que simulan lo que se denomina plano de tierra (ground plane) o plano radial.
Este tipo de antena de cuarto de onda con radiales se ve mucho en tejados de radioaficionados. El plano radial está a cierta altura del suelo. Como se ve en la primera foto, a veces el plano radial está inclinado, esto cambia la impedancia de la antena.

En las fotos de arriba, antenas de 1/4 de onda con plano radial. Las varillas son las radiales.
Las varillas simulan el suelo, en vez de estar la antena en el suelo puede ir a cierta altura ya que las varillas simulan el suelo.
Esta antena tiene que tener un suelo real plano de tierra (ground plane) o bien un plano radial que simule el suelo.

Lecturas voluntarias:

1. Leer 1
2. Leer 2
3. Leer 3
4. Leer 4

5. Leer 5

http://www.rtl-sdr.com/buy-rtl-sdr-dvb-t-dongles/
6.- Radio sofware. Ver SDR radio por el ordenador. (Ver) RTL2832U + R820T

http://superkuh.com/rtlsdr.html
7.- Potencia ss 3900

Antena de 5/8

El lóbulo es más horizontal. Se utiliza en vehículos. Lleva una bobina en la base para adaptar la impedancia de la antena que es 350 a 50 ohmios. y para "alargar" la longitud de onda, es decir, para acortar la antena, ya que la bobina actúa como parte de la antena.También puede llevar radiales y debe ir conectada al plano de tierra (chapa de un coche).
En caso de transmision en 11m la antena tendría que tener una longitud de unos 2,75m, pero debido a que en la parte inferior tiene una bobina, puede disminuir su longitud.

El lóbulo en estas antenas es más horizontal, tiene más alcance horizontal.

La podemos ver en vehículos, camiones, caravanas... donde la parte metálica, la chapa del vehículo, actúa como tierra para reflejar el 1/4 de onda de la antena.

Balun

A veces la antena tiene una impedancia distinta a la deseada, se puede poner un filtro, balum para adaptar la impedancia de la antena al cable.

¿Qué podríamos hacer si tenemos una antena de 300 Ω y necesitamos que tuviera 75 Ω?
Pues utilizar un balun (balanceado-desbalanceado). El balun tiene dos misiones:
- Una como adaptador de impedancia, el balun es un transformador, en nuestro caso debería tener la relación 4:1 para adaptar los 300 Ω a 75 Ω (fíjate que su relación en 4).
- La otra misión del balun es hacer que una línea simétrica como es un dipolo, pasarlo a asimétrica para poderla conectar a un cable coaxial.
Un problema que tiene el balun es que atenúa la señal. Otro problema es el envejecimiento de sus materiales.
Un balun 1:1 no aporta cambio de impedancia, se utiliza para pasar la conexción balanceada de la antena a la desbalanceada del cable coaxial.

Construcción de un Balun con un cable coaxial

Mediante un cable coaxial y el programa VK5DJ podemos construir un balun con cable coaxial.

Cálculo de balun con bobinas y condensadores:
http://n-lemma.com/calcs/dipole/balun.htm
Construcción de un balun coaxial

Balun con Coaxial

Balun con LC

Ejercicio.

- Indica dos tipos de balun

Balun con un pliege de cable coaxial y balun construido con condensadores y bobinas.

En las dos fotos de abajo observamos dos balun de una antena de televisión, en la caja de conexión de la antena encontramos una placa de circuito impreso donde observamos unos dibujos de pistas, esas pistas actúan como bobinas y condensador, de tal manera que realizan el efecto del balun, es decir eso es el balun.

Aquí termina la tercera evaluación

------------------------------------------------------

Cables de antena

Los cables coaxiales de televisión son de 75 y los de radio y wifi suelen ser de 50.

Ejercicio 1.

A una antena PU8F le llega el canal 67 por 60º con un nivel de potencia de 20 dBm. La antena está conectada a 50 m de cable 2150 de Televés. Calcula la salida a final del cable. Calcula la relación delante-atrás a esos grados.

CableTelevés

Característica y ganancia de la antena.

La frecuencia del canal 67 es de 842 MHz

La Ganancia máxima a 842 MHz es de: 14,5 dB
La Ganancia a 60º es 18 veces menos, es decir: 14,5 - 18 = - 4,5 dB

Ps = Pe + G = 20 dBm - 4.5 dB = 15,5 dBm

El cable pierde en 1m 0,168 dB/m en 50 m perderá 50 x 0,168 = 8,4 dB (la pérdida indicada del cable es de potencia)

Como en el cable se pierden 8,4 dB tenemos que en total llega 15,5 dBm - 8,4 dB = 7,1 dBm

Esto supone en una antena de 75 Ω una señal de: 115,9 dBµV

Que pasado a milivoltios serían: 620,2 mVrms

En Watios: 5,1 mW

________________________________
Relación delante-detrás a 60º

Adelante: -4,5 dB
Atrás: 14,5 - 22 = -7,5 dB

Adelante - Atrás = -4,5 - (-7,5) = 3 dB

Ejercicio 2

La señal obtenida al final del cable del ejercicio anterior de 115,9 dBµV llega a un amplificador de tensión cuya ganancia es de 16 dB y sale de él con el mismo tipo de cable anterior y de una longitud de 10 m.
Calcula los dBµV al final de este cable.

115,9 dBµV + 16 dB = 131,9 dBµV

cable= 0,168 * 10 = 1,68 dB

131,9 dBµV - 1,68 dB = 130,22 dBµV a esto le corresponde una potencia de 21,5 dBm en 75 Ω

---------------------------------------------

TEMA - 13

Radio enlace y ROE.

Muchas veces el estudio de radio y el transmisor comercial se encuentran a mucha distancia.
La señal del estudio de radio se transmite en microondas y se recibe a larga distancia para luego ser emitida a una área amplia.

Los Radio enlace suelen transmitir en frecuencias desde 1 GHz hasta 12 GHz. Nosotros disponemos de un radio enlace de 1,665 GHz que emite la señal en FM.

Pérdida en el espacio libre. (Free Space Loss).

Perdida espacio libre = 32,4 + 20 * log(Frecuencia en MHz) + 20 * log(Distancia en Km)

Perdida espacio libre = 92,4 + 20 * log(Frecuencia en GHz) + 20 * log(Distancia en Km)

1 milla = 1,61 km

Margen de operación.

Es la diferencia entre la mínima señal que capta la emisora menos la señal que llega, cuanto mayor sea este número mejor es la recepción.

Ejercicio.

Un transmisor TX emite una señal con 15 dBm, esa señal llega mediante un cable a la antena, en el cable se pierde (Loss) 5 dB.
La antena aumenta la señal 24 dBi. ¿Con qué nivel sale la señal de la antena?

15 dBm - 5 dB + 24 dBi = 34 dBm

La señal sale de la antena al espacio y llegará a un receptor situado a 5 millas. ¿Cuánto se perderá en el espacio? ¿Con qué nivel llegará la señal a la antena del receptor?

FSL = 104,2 + 20 log(5) = 118 dB se perderá en el espacio.

34 dBm - 118 dB = -84 dBm

La antena del receptor tiene una ganancia de 14 dBi, ¿Con qué nivel llegará la señal al receptor?
(nota: suponemos que el cable del receptor no tiene pérdidas)

-84 dBm + 14 dBi = -70 dBm

El receptor tiene una sensibilidad de -83 dBm (es decir, podría captar señales de -83 dBm para arriba).
¿Cuál es el margen de operación con la señal de llegada?

-70 dBm - (-83 dBm) = 13 dB

La sensibilidad también se suele dar en µV. Sabiendo que la impedancia suele ser de 50 Ohmios, podemos pasar de µV a dBm.
La nivel de las señales se da en dBm, en cambio el margen de sensibilidad en dB.

Ver tutorial de Radio enlace con aparatos reales.

Distancia entre antenas

- Transmisión mediante señal directa.

La mayoría de las transmisiones son por señal directa, observa el dibujo del ejercicio.
La distancia a la que una antena ve a la otra depende de la curvatura de la Tierra según esta fórmula...

D es la distancia entre antenas en kilómetros.
a1 altura de la antena transmisora en metros.
a2 altura de la antena receptora en metros.

Ejercicio.

La Antena 1, transmisora, tiene 12 metros de alto.
La Antena 2, receptora, es de 4 metros de alto.

Calcula cuál será la máxima distancia a la cual una verá a la otra.

Esta es la Distancia de alcance visual, es decir la máxima que debe haber entre las dos antenas para que se vean.

- Transmisión mediante rebote en la Ionosfera.

Las emisoras que emiten entre 3 y 30 MHz, como los radiaficionados cuando emiten en onda ciudadana CB, pueden transmitir de manera que la señal rebote en la ionosfera como indica el dibujo, de tal manera que pueden contactar con otras personas a miles de kilómetros.

En el dibujo de arriba vemos una señal directa entre A y B y una señal reflejada en la ionosfera entre A y C.

Zona Fresnel

Además de que las antenas se vean, no debe haber obstáculos en una zona alrededor del la línea que une las antenas transmisora y receptora, a esa zona ovalada en 3D, se la denomina zona Fresnel.

Sigue esta expresión:

Es conveniente que ningún pico esté a menos de 0,6F1, en nuestro caso observamos un pico a 0,5F1 (Ver tutorial más abajo), esto conllevará alguna pérdida de señal. Calculamos el Fresnel a una distancia de 17,7
radio = 547,723 * SQRT(17,7 * 5,167 / 144 * 22,867) = 91,18
Luego desde la línea directa al pico debe haber más de 91,18 * 0,6 = 54,7 m.
En nuestro caso si medimos mediante la gráfica nos da 45 m, es decir que el pico se pasa unos 10 m

- Cuanto mayor es la frecuencia, menor es el ancho de la zona Fresnel, por eso es conveniente enlazar a mucha frecuencia.
En las proximidades de la antena suele haber mucha zona Fresnel, es conveniente que la antena este elevada sobre un mástil largo o torreta.

Ver vídeo.

Donde d1 y d2 son las distancias desde cada antena al obstáculo y lamda la longitud de onda de la señal.

Cuando mayor es la frecuencia la zona Fresnel es menor, por eso se radioenlaza a mucha frecuencia.

Leer.

Ver

Para Android bajar Wifi Fresnel, para ordenador Radio Mobile.

Ver tutorial de Radio Mobile. Fresnel.

Se admite algún obstáculo siempre que esté a más de 0,6F1.
________________________________________________________________

________________________________________________________________

ROE (VSWR)

Cuando un dispositivo tiene en su salida la misma impedancia que la entrada del siguiente dispositivo o cable, se produce la máxima transferencia de potencia.

Para una buena transmisión la impedancia del dispositivo transmisor, el cable y la antena debe ser la misma.

En caso que no sea la misma, la señal del transmisor llegará a la antena y "rebotará", este rebote de potencia entra en la etapa de salida de transmisor (que no está preparada para recibir señal), de tal manera que puede averiar la etapa de salida del transmisor.

Este "rebote de la potencia" de la señal, se mide con el medidor de ROE, debe estar comprendido entre 1,1 y 2 aproximadamente.
Si el ROE medido en el transmisor es alto, se puede averiar el transmisor.
Si el ROE medido en la antena es alto, significa que hay mucha pérdida por mala adaptación de las impedancias del transmisor, cable y antena.

Ejercicio.

- Comenta este dibujo...

Respuesta:
La señal sale del Transceptor por la clavija PL 259 conectada al cable (RG 58/U). La señal DIRECTA por el cable llega a la entrada de la antena.
Parte de la señal llega a la antena y se retransmite.
Otra parte de la señal rebota en el conector de la antena y vuelve al transmisor por el mismo cable, es la señal REFLEJADA.
Esa señal reflejada llega al Transceptor, puede entrar dentro y averiarlo.

Un transmisor NO DEBE funcionar sin antena ya que se puede averiar.

En algunos dispositivos de transmisión se utiliza un "terminador", de 75 Ω por ejemplo, para "engañar" al transmisor y hacerle creer que está conectado a una antena. Vamos a decir que el terminador se "traga" la onda y evita que rebote.
Las líneas de transmisión no pueden estar en vacío, deben estar conectadas a algo, ese algo puede ser un terminador.

Terminador de 75 Ω	Terminador de 50 Ω

Estudio del ROE o VSWR.

Si no hay una buena adaptación de impedancia, parte de la señal rebota y vuelve al transmisor.
______________________________________________________

Fórmulas importantes para calcular el ROE

NOTA: las fórmulas que están aquí debajo, no se han de aprender de memoria, ya que en caso que se ponga un problema de este tipo, se dará este formulario.
Lo que sí hay que saberlas interpretar, es decir se dará las fórmulas pero no se dirá que significa cada variable.

ROE = Relación de Onda Estacionaria = VWSR
RL = Return Loss = Pérdida de retorno en dB.

Za - Zo
ρ = ------------
Za + Zo

Pf significa Potencia directa, la que va hacia la antena en Watios.
Pr significa Potencia reflejada, la que ha rebotado en la antena y vuelve al transmisor TX en Watios.

Ejemplo:

Calcular el ROE en la antena sabiendo que la potencia que emite el transmisor es de 100 W y el ROE en el transmisor de 1,5. La pérdida en el cable es de 3 dB. Ver.

Esos 4 W entran en el amplificador y puede dañarlo. Aunque en este caso con un VSWR de 1,50 no es probable que lo dañe.

Resolución del ejercicio.

Potencia enviada 100 W = 50 dBm.
Potencia que llega a la entrada de antena = 50 dBm - 3 dB = 47 dBm
47 dBm = 50,1 W

ROE = 1,5 --------> Pérdida de retorno en el transmisor = RL = -14 dB
Potencia que ha llegado reflejada al transmisor = 50 dBm - 14 dB = 36 dBm
36 dBm = 4 W
Potencia que refleja la antena 36 dBm + 3 dB = 39 dBm
39 dBm = 8 W

Además en el cable se forma una onda estacionaria.
Pulsa en Both y Components:
La onda de color negro que se forma se llama onda estacionaria y es la suma de la azul y la roja.

En el dibujo de arriba la onda verde llega a la antena y rebota produciendo a la onda roja, la suma de la onda directa más la reflejada da lugar a la onda estacionaria.
En este caso toda la onda rebota, en una antena parte de la onda rebota y parte sigue hacia la antena.

En el dibujo de arriba la señal azul sale del transmisor TX, va por el cable y llega a la clavija de la antena.
Parte de la señal azul llega a la antena y se transmite al espacio.
Otra parte de la señal azul rebota, es la de color rojo, y vuelve al transmisor, pudiendo averiarlo.
La suma de la onde directa y reflejada forma la onda estacionaria, de color verde.

La señal negra de la parte izquierda es la suma de la señal naranja que llega y la señal verde que ha rebotado. La señal negra se llama onda estacionaria (standing wave).
Onda estacionaria es la suma de la señal directa más la señal reflejada. Ver el dibujo.

EMISORA >>>>>>>		LLEGA A LA ANTENA >>>>>>>
	Trazo rojo: conexión cable - antena Onda verde: señal rebotada Onda naranja: emisión del transmisor Onda negra izquierda: onda estacionaria (transmisor + rebote) Onda negra derecha: señal que entra en la antena

Mediante esta gráfica podemos calcular el SWR en la antena sabiendo el SWR en el transmisor y la pérdida del cable.

Cálculos.

Simuladores con java

VSWR

Medidor de Potencia y ROE o VSWR de agujas cruzadas.

Se sitúa entre la salida de transmisor y el cable para ver cuanta potencia "rebotada" vuelve al transmisor.
Luego se sitúa entre la toma de antena y el cable para ver cuanta potencia se ha perdido antes de llegar a la antena.

Ejercicio.

- Calcula la ROE que marca este medidor. Calcula la pérdida de retorno.

Indica la potencia directa, reflejada y ROE.

Directa: 140 W ------------> 51,5 dBm
Reflejada: 31 W -----------> 44,9 dBm
ROE: 2,5

Pérdida por retorno: 51,5 - 44,9 = 6,6 dBm
Aplicando fórmula de VSWR, nos sale un ROE de 2,7 algo distinto al medido.

Ejercicio.

Un medidor de ROE mide una potencia directa de 4 W y una reflejada de 0,6 W. Calcula el ROE. Calcula la pérdida de retorno.

SWR = 2,26 (no tiene unidad)

RL = -8,25 dBm

El ROE (Razón de Onda Estacionaria) o VSWR Voltage Standing Wave Ratio, nos informa de la calidad del acoplo entre el cable y la antena.

Si el ROE es 1, el acople es perfecto. Si es 1,5 está bien. Incluso si es 2 es aceptable, pero si es más de 2 deberíamos intentar bajarlo.

- ¿Qué problema da un ROE alto medido en el transmisor?
- ¿Qué problema da un ROE alto medido en la antena? (Las soluciones ya han sido comentadas anteriormente, búscalas más arriba)

Balun de nuevo.

Como se ha comentado en un apartado anterior para adaptar la impedancia de la antena al cable se utiliza un balun.

Balun 4:1, es decir cambia la impedancia de 4 a 1. Si la antena tiene 300 Ω, al conectarla a este balun baja a 300 / 4 = 75 Ω
También convierte la conexión simétrica de la antena a asimétrica del cable coaxial.

Hay otros métodos para forzar una disminución de la r.o.e. en las peores condiciones, el más frecuente y fácil de manejar es un acoplador de antena [transmatch].

- Qué es un tansmatch.

Es un dispositivo construido con condensadores y bobinas variables, que sirve para ajustar la impedancia del cable y de la antena al transmisor TX. Se suele conectar entre el transmisor TX y el cable que se dirige a la antena.
Actúa como un balun, es decir para adaptar impedancias.

Transmatch con bobinas y condensadores variables. Se conecta entre el transmisor y el cable que va a la antena.