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Relación de Ondas Estacionarias: medidas y control

¿Qué es la R.O.E?
La ROE es un concepto que todos los que tenemos radiotransmisores debemos conocer, por su incidencia en la calidad de nuestras comunicaciones, y llevado al extremo, su incidencia en la seguridad del equipo.
La ROE es la relación entre la cantidad de energía emitida por el equipo y la cantidad de energía reflejada de vuelta por el cable coaxial, la antena, el montaje, el plano de tierra, etc. En términos generales, la cantidad de energía reflejada está en relación directa a la mala calidad de componentes o instalación de nuestro equipo.
Antes de medir la ROE debemos saber que una instalación razonable debe tener una relación inferior a 2:1 en todos los canales, mientras que una relación de 3:1 es peligrosa para el equipo y por ningún motivo se debe transmitir con una ROE tan alta, porque se pueden quemar componentes del equipo.
En la siguiente tabla se puede notar cómo varía la energía efectivamente radiada desde la antena, según cambia la ROE. Además, hay que notar, que toda la energía que no se radía hacia afuera, se devuelve hacia el equipo, de esta forma, con una ROE de 3:1 la cantidad de energía que recibe el transistor de salida del equipo, como energía reflejada es de 1 watt, si el equipo es estándar, lo que es excesivo, ya que esta pieza no debe recibir desde la antena, sino, emitir hacia ella. Bajo este mismo concepto, nunca, nunca, nunca se debe emitir desde un equipo que no tiene su antena conectada. ¿Porqué? Porque en este caso, la totalidad de la energía emitida se devuelve hacia el equipo y lo quema.

* PER = Porcentaje de la potencia efectivamente radiada

ROE MEDIDA % DE PÉRDIDA PER* POTENCIA (WATTS)
1.0:1 0.0% 100.0% 4.00
1.1:1 0.3% 99.7% 3.99
1.2:1 0.8% 99.2% 3.97
1.3:1 1.7% 98.3% 3.93
1.4:1 2.7% 97.3% 3.89
1.5:1 3.0% 97.0% 3.88
1.6:1 5.0% 95.0% 3.80
1.7:1 6.0% 94.0% 3.76
1.8:1 8.0% 92.0% 3.68
2.0:1 11.0% 89.0% 3.56
2.2:1 14.0% 86.0% 3.44
2.4:1 17.0% 83.0% 3.32
2.6:1 20.0% 80.0% 3.20
3.0:1 25.0% 75.0% 3.00
4.0:1 38.0% 62.0% 2.48

Antes de comenzar a medir y reducir la ROE, es imprtante saber que las antena de los radiotransmisores, a diferencia de las antenas que solo reciben (TV, radio AM/FM, etc), deben ser calibradas o sintonizadas, según los diferentes componentes que están instalados.
Las antenas comerciales están precalibradas, es decir, se comportan bien para un rango general de frecuencias; sin embargo, existen diversos factores que hacen que cada instalación se comporte diferente del resto, y que haya que calibrar la instalación aunque la antena corresponda al rango de frecuencias que usaremos. Estos factores son: el equipo de radio, la alimentación (12 volts), el cable coaxial, el lugar y tipo de montaje de la antena, la antena misma, y el plano de tierra.

La antena es la unidad radiante, mientras que el vehículo es la unidad reflejante, o sea, es como un espejo que permite que las ondas de radio sean enviadas, o salgan en una cierta dirección. Por ejemplo, si se monta la antena en el parachoques, y luego se monta en el techo, se debería notar un cambio en la medición de la ROE, debido al cambio en la posición relativa de la antena con respecto al vehículo.

¿Cómo medir la ROE?
Para mejorar la ROE, primero debemos medirlo. Para poder medirlo se necesita lo siguiente:

  1. Tener claro que cosas NO hacer, como emitir sin tener la antena concetada.
  2. Tener el equipo montado, funcionando y conectado. Es conveniente montar primero la antena, luego el coaxial, el transmisor y finalmente la alimentacion. Es importante revisar bien los conectores para asegurarse que no haya cortocircuitos o conexiones abiertas
  3. Tener una radio que funcione (obvio!)
  4. Tener un medidor de ROE, con un pedazo de cable coaxial y dos conectores PL-259 en cada extremo
  5. Conectar la antena a la salida del medidor de ROE, y una de las puntas del cable corto a la entrada del medidor de ROE. La otra punta del coaxial corto se conecta a la salida de antena del transmisor. EL medidir está ahora en serie con el equipo.
  6. Encender la radio.
Un medidor de ROE sencillo (foto cortesía 9Neuner)

Un medidor de ROE sencillo (foto cortesía 9Neuner)

Para hacer la prueba de ROE, es conveniente llevar el vehículo a un lugar abierto, lejos de los edificios, cables de alta tensión y otras antenas, porque todas estas cosas interfieren con la propagación de las ondas electromagnéticas. cuando se haga la medición, las puertas del auto deben estar cerradas.

  1. Sintonizar la radio en el canal mas bajo que se use normalmente (para la mayoría será el canal 1 en banda ciudadana), y fijar el tipo de transmisión en AM.
  2. Colocar el medidor de ROE en forward y apretar el PTT (botón del micrófono). Con el PTT apretado, ajustar las perilla de la ROE hasta que la aguja se alinee con la marca set o la linea roja. (usualmente está a la derecha y final de la escala.)
  3. Con la aguja ajustada,cambiar el interruptor de forward a reference y anotar la lectura resultante para el canal 1. Soltar el PTT.
  4. Repetir este mismo procedimiento para el canal mas alto donde se transmite, que usualmente es el canal 40 de la banda ciudadana.
  5. Por último repetir el mismo procedimiento para el canal del medio, que usualmente es el canal 20.
  6. Con estas tres medidas, ahora se pueden sacar muchas conclusiones útiles.

Las conclusiones mas claras que se pueden obtener de las mediciones efectuadas son las siguientes:

  • Si las tres mediciones obtenidas son menores a 2.0, entonces la instalación es segura para operar. Si las tre medidas son menores a 1.3, entonces la instalación está bastante buena
  • Si todas las mediciones están en la zona roja, es decir entre 2.0 y 3.0, lo mas probable es que el coaxial sea de mala calidad, del largo incorrecto o de la impedancia equivocada. Otro posible problema es que la antena tenga una conexión a tierra deficiente. Para solucionar esto, lo mas razonable es desmontar la antena, verificar que todos los componentes metálicos entre el chassis del auto y la antena hagan buena conexión, que no estén oxidados ni aislados por plásticos o gomas.
  • Si las mediciones son superiores a 3.0 en todos los canales, los más probable es que exista un cortocircuito o una conexión abierta en los conectores de coaxial. Otra posibilidad, es que el cable coaxial estñe cortado interiormente. No usar la radio hasta que pueda encontrar el problema.
  • Si la medición obtenida en el canal bajo es mayor que la obtenida en el canal alto, entonces la antena está electricamente corta. Si es a la inversa, está electricamente larga; y si las medidas son iguales entonces tiene el largo correcto.

¿Como ajustar la ROE?
El largo eléctrico tiene una estrecha y directa relación con el largo físico de la antena; por lo tanto, si la antena está eléctricamente larga, habrá que reducirla de tamaño físico, y viceversa.
La mayor parte de las antenas tienen un perno de fijación o una mordaza atornillable, que permite liberar y fijar la varilla de la antena. Este mismo perno o mordaza es el que permite que podamos variar la longitud de la antena, y por ende ajustarla. El ajuste es un procedimiento muy sencillo, pero que requiere algo de práctica.
En resumen:

  • Si la antena está larga, acortarla al máximo metiendo la varilla dentro de la estructura, y medir la ROE. Luego sacarla un poquito (1cm o menos) y volver a medir.
  • Si la ROE baja, entonces repetir el procedimiento hasta encontrar el menor valor de ROE posible.

Si al realizar este procedimiento, la ROE aumenta, entonces deberá cortar físicamente un pedacito de la varilla (1 cm) y repetir el proceso nuevamente hasta encontrar el valor óptimo. Es usual que las antenas comerciales tengan la varilla sobredimensionada, precisamente para permitir al usuario obtener la máxima sintonía de ella.
El procedimiento también se aplica para antenas que estén eléctricamente cortas, solo que en lugar de acortarlas se deben alargar. El procedimiento es idéntico pero inverso.
En todo caso, dado que las antenas comerciales son en su mayoría mas largas que lo necesario, cuando la medida de ROE indica que la antena está corta, es indicio de otro posible problema: Si después de alargar la antena al máximo posible, la medición de ROE indica que aún está corta, se debe revisar la conexión al plano de tierra, porque cuando el plano de tierra es pobre, el equipo requiere una antena mas larga.
Si se ha podido resolver el problema del plano de tierra a través de mejorar las conexiones entre el chassis del auto y la antena, entonces debe terminar de calibrar según el procedimiento de mas arriba. En caso contrario, comprar un resorte de acero con un diámetro interior igual a la varilla de la antena, y unos 10 cms de largo. Al colocar el resortito en la punta de la antena, podrá jugar con el largo de él para calibrar según el procedimiento anterior.

Medidor de ROE del tipo de agujas cruzadas (foto cortesía 9Neuner)

Medidor de ROE del tipo de agujas cruzadas (foto cortesía 9Neuner)

Consejos y advertencias útiles
Esta lista de consejos resume las soluciones a los principales problemas que se puede tener mientras se monta un equipo móvil en un vehículo:

  • Lo barato cuesta caro.
    Frecuentemente el coaxial mas barato o la antena mas barata serán las de menor calidad, lo que redunda en una menor calidad de transmisión
  • Antes de trabajar en el montaje de un equipo, quitarle el micrófono para evitar que accidentalemente se emita sin tener la antena conectada
  • Todos los transmisores necesitan un plano de tierra.
    Este es tan imprtante como la antena, ni mas, ni menos, sino tan importante como ella. Un buen plano de tierra mejora la calidad de todo el conjunto
  • Es usual que las puertas, espejos, parrillas, y otros montajes del vehículo estén aislados por soportes de goma; por lo tanto, son malos lugares para montar una antena. Asegurarse que el lugar donde se pone la antena no esté eléctricamente aislado.
  • Si escucha silbidos continuos en el transmisor, es probable que la linea de alimentación sea sucia. La solución es montar un filtro y conectar la radio directamente a la batería.
  • Si en el momento de apretar el PTT del micrófono, la luz indicadora del panel del equipo (led, números digitales, indicador análogo, o lo que sea) disminuye en su intensidad, significa que el equipo no está recibiendo suficiente energía y debe aumentarse el diametro del cable y/o colocar un fusible más grande
  • La mayor parte de los fabricantes recomienda un largo de coaxial específico.
    Este es el largo de coaxial óptimo para esa antena. Sin embargo, si en el montaje del equipo sobra mucho cable, no lo enrrolle sobre si mismo, porque producirá una bobina, y cambiará la impedancia. Es mejor que quede a lo largo.
  • Un buen montaje de la antena permite que al menos el 60% del largo quede por encima de la linea del techo. El ideal es que sea el 100%. equal amount to maintain equality in their individual resonant frequency.
  • Los soportes magnéticos de antena dañan la pintura si se dejan mucho tiempo en el mismo lugar, debido a que acumulan humedad y rallan la pintura.
  • Si está montando el sistema, con un presupuesto bajo, es mejor gastar en una buena antena y mantener bajo el valor del radiotransmisor. Una excelente radio, con una mala antena, tiene mal pronóstico, pero una radio barata con una excelente antena tendrán un rendimiento aceptable.

 

Léase también:
Sintonizando la antena. Medición de la ROE
Medidor de ROE y acoplador TM-100

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