IOTA

Articulo leído en el programa Colombiano para Radioaficionados el domingo 20 Marzo 2016.

La palabra IOTA  corresponde al acróstico en ingles de “Island On The Air” para referirse a islas que están transmitiendo radio “on air”.

IOTA es usado para un programa de premiaciones (awards) soportada por la RSGB Radio Society of Great Britain para fomentar el contacto de los radioaficionados con todas las islas del mundo.

Las islas reciben una denominación de dos letras y tres números. Las dos primeras letras hacen referencia al continente en que están las islas:

AF          Africa

AN         Antarctica

AS          Asia

EU          Europa

NA         Norte América

OC          Oceanía

SA          Suramérica

Una isla importante para nosotros es Malpelo en el Pacifico Colombiano y recibe la referencia de SA-007

Otras referencias para Colombia son:

SA-017  Islas del Pacifico frente a las costas del Valle y Cauca.

SA-040  Islas en el Caribe cerca a Cartagena (Isla del Rosario).

SA-078  Islas en el Caribe frente a Córdoba.

SA-081  Islas en el Pacifico frente a Nariño.

SA-082  Islas en el Caribe frente a Magdalena y la Guajira.

SA-084  Islas del Pacifica frente al Choco sur

SA-093  Islas del Pacifico frente al Choco Norte.

Y San Andrés?

Están referenciadas como una isla de Norte América que también incluyen a las islas de Centro América y el Caribe:

NA-033 Isla de San Andrés.

NA-049 Islas de Providencia y Santa Catalina.

NA-132 Cayos de Bajo Nuevo y Serranilla.

NA-133 Cayos de Serrana y Roncador.

 

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Modos de transmision

Articulo leído en el programa Colombiano para radioaficionados el domingo 13 de Marzo 2016.

Nosotros como radioaficionados enviamos información usando frecuencias de radio, es decir usamos energía electromagnética para transferir información entre un transmisor y uno varios o muchos  receptores.

Si un transmisor envía la información a solo un receptor, como es el caso de un control remoto o una comunicación punto a punto, el modo de transmisión se llama “Mono-Cast” de la palabra ingresa “Cast” que significa lanzar, arrojar.

Si un transmisor emite para un grupo específico de receptores entonces el modo se llama “Multi-Cast”. Un ejemplo es de los taxis: la estación base emite para un grupo específico de taxis que perteneces a la misma compañía.

Hay un tercer modo llamado “Broad-Cast” cuando un transmisor emite libremente para todo receptor que quiera oírlo. En este caso el receptor es anónimo para el transmisor. La palabra inglesa Broad significa amplio, abierto, extenso.

En este momento el modo de transmisión que estoy usando es Broad-cast en el sentido que esto emitiendo señales de radio para cualquier persona que me quiera oír, y yo no sé quién me está oyendo, es decir mis oyentes son anónimos. Las emisoras de radio comercial y las transmisiones de televisión pública utilizan el mismo modo Broad-cast tanto asi que la palabra Broad-Cast al sustantivarse se dice Broadcasting y es sinónimo de las estaciones comerciales.

Los modos Monocast, Multicast y Broadcast se refieren al modo que opera un transmisor con respecto al receptor o receptores, pero hay otra consideración si consideramos el transmisor y receptor como “estaciones”.  Cuando una estación es solo transmisor y las otras estaciones actúan como receptoras entonces la comunicación es de una sola vía o Siplex  o Single.

En cambio si las estaciones utilizan transmisor y receptor simultáneamente entonces la comunicación es de dos vías, también se llama Duplex.  En Duplex hay dos modalidades: Si el transmisor y receptor de las estaciones operan simultáneamente entonces el modo se conoce como “Full Duplex”, este es el caso de las llamadas telefónicas. El otro modo es cuando el transmisor de una estación emite y la otra estación escucha y un tiempo después el transmisor de la primera estación deja de emitir y pasa a recibir la señal procedente de la otra estación, entonces el método se llama “Semi-duplex”, este es el método preferido por los radioaficionados.

El método “Full-Duplex” emula el caso cuando dos personas están charlando pero cuando se emite por radio se requieren que cada estación tengo un transmisor y receptor operando todo el tiempo y se requiere el uso de dos frecuencias con suficiente separación para que el transmisor de una estación no cause interferencia a su propio radio.  Si nosotros consideramos el transmisor de un extremo con el receptor en el otro extremo entonces lo llamamos un ciruito y para operación Full-duplex se requiere de dos circuitos cada uno en una frecuencia diferente.

Duplex se refiere a dos estaciones pero también puede ser más de dos estaciones trabajando simultáneamente en este caso hablamos de Multiplex.  Para operar en Multiplex se requiere de alguna solución técnica que se llama Multiplexacion.

Cuando un grupo de radioaficionados formamos una rueda estamos operando en una especie de Multiplex pero solo usamos una sola frecuencia o circuito. Lo que necesitamos es un método o regla para compartir el único circuito. El método que usamos es que cada una de las estaciones utilicen la única frecuencia durante un periodo de tiempo que se va rotando entre las diferentes estaciones. Este método se puede llamar Multiplexacion por División del Tiempo y es conocido por sus siglas en ingles TDM “Time Division Multiplexing”.

En realidad esto es una analogía ya que ningún radioaficionado diría que una rueda usa TDM, esta palabra la usan en equipos de telefonía para indicar que la frecuencia es compartida por los diferentes usuarios de acuerdo a un segmento de tiempo asignado a cada uno. Otra forma de multiplexar es asignar a cada usuario una frecuencia diferente dentro de una banda de frecuencia. Este método entonces se llama Multiplexacion por división de Frecuencia y sus siglas en ingles es FDM y es el método usado por la telefonía celular en la primera generación. El segunda generación de celulares se utiliza TDM.

Hay una tercera forma de multiplexar y es logrando que cada usuario incluya un código especial que lo permita identificar y por este motivo se llama CDM o Code Division Multiplexing.  El tema es un poco complicado de explicar en pocas palabras dentro de este documento pero lo nombro como el tercer método usado en la telefonía celular de tercera y cuarta generación.  El CDM utiliza un concepto que se llama de espectro corrido y generalmente está prohibido de usar en las bandas de HF excepto por los militares.

PIEZOELECTRICIDAD

Articulo leido en el Programa Colombianos para Radioaficionados el domingo 6 de Marzo 2016.

Piezoelectricidad es un fenómeno natural que presentan ciertos cuerpos cristalinos que cuando se le aplica una presión o fuerza a su superficie se generan tensiones eléctricas en sus caras. Es un fenómeno reversible en el sentido que si le aplicamos una corriente eléctrica entonces sus superficies sufren deformaciones mecánicas.

El nombre del fenómeno viene del griego Piezein que significa apretar. El fenómeno fue descrito por primera vez por los franceses Pierre y Jacques Curie en 1881. El fenómeno lo presentan algunos materiales que tienen estructuras cristalinas y el más notable y abundante en la naturaleza son los cristales de Cuarzo pero también hay algunos cristales creados sintéticamente.

descarga

El Cuarzo es muy abundante en la naturaleza y es una estructura cristalina del silicio y está presente en la arena. Cuando se corta un pedacito de este cristal y se somete a una presión entre dos de sus caras, entonces entre las caras que se están comprimiendo aparece una tensión eléctrica. Usando una pequeña laminita obtenida de cortar el cristal de cuarzo en un sentido especial se logra que una presión sobre la lámina se genere una tensión de alto voltaje suficiente para crear una chispa.

Esta propiedad es usada extensamente para hacer encendedores de cigarrillos y de cocinas de gas. La pequeña lámina de cuarzo es golpeada por un gatillo lo que ocasiona la creación de una chispa capas de encender un combustible.

Lo más interesante es que el fenómeno piezoeléctrico también se presenta en el sentido inverso. Si a la laminita de cuarzo en vez de ejercerle una presión se le aplica una corriente eléctrica entonces la laminita se deforma. Esto da pie a varias aplicaciones en electrónica.

Cuando nosotros tenemos una laminita muy delgada de cualquier material y le pegamos un pequeño golpe entonces la laminita empieza a vibrar a una frecuencia propia que depende del tamaño, la forma y el material que está compuesta. En general, entre más delgada es la lámina más alta es la frecuencia. Entre más pequeña más alta será la frecuencia.

Con una laminita de cuarzo vamos a tener el mismo caso. Si a la lámina le damos un pequeño impulso eléctrico, esto sería equivalente a pegarle un pequeño golpe, la laminita entraría en vibración.  Una vibración es un cambio entre zonas de comprensión y expansión. Estos cambios de presión, y debido al efecto piezoeléctrico, presentan una corriente variable a la misma frecuencia que vibra la lámina. De esta manera tenemos una oscilación eléctrica a la frecuencia característica de la lámina. De acuerdo con el corte y forma de la lámina de cuarzo vamos a tener una frecuencia específica. Esto es equivalente a un diapasón el cual cuando lo golpeamos entonces produce un tono de sonido en una frecuencia muy especial, similar pasa si golpeamos una copa de cristal, etc.

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Lógicamente que las oscilaciones se amortiguan en corto tiempo. En electrónica podemos tomar los impulsos generados por la vibración del cuarzo, amplificarlos y la señal amplificada usarla de nuevo para descargar una corriente sobre el cristal y volver a llevarlo a oscilación. De esta manera auto sostenemos continuamente la oscilación de forma indefinida.

Este circuito de un amplificador (que puede ser hecho con tubos o transistores) con una lámina de cristal de cuarzo se conoce como un circuito oscilador el cual va a generar una corriente a una frecuencia  extraordinariamente estable a la frecuencia determinada por las características físicas del cristal.

De esta manera se construyen circuitos osciladores muy estables que se utilizan para suministrar frecuencias que controlan relojes o la frecuencia de operación de los transmisores.

Una ventaja es que como el cuarzo es muy abundante en la naturaleza el costo de los cristales cortados para diferentes frecuencia sea muy barato y esto garantiza osciladores de alta precisión a costos muy bajos.

Sin embargo existe un pequeño inconveniente. La oscilación depende de las dimensiones físicas de la lámina de cuarzo, y el cuarzo como todos los materiales cambian sus dimensiones dependiendo de la temperatura por lo cual la frecuencia de operación depende de la temperatura del cristal.

En la implementación práctica de circuitos electrónicos estos se confinan en espacios cerrados y pequeños. Cuando empiezan a trabajar la temperatura es la del medio ambiente pero con el tiempo los componentes electrónicos generan calor lo que puede ocasionar que la frecuencia de oscilación del cristal se pueda afectar por dilatación de la placa de cuarzo.

Para evitar esto se pueden tener dos soluciones:

Mantener el cristal lejos de fuentes de calor.

Meter el cristal en un horno con temperatura controlada.

Una anécdota, durante la segunda guerra mundial los radiotelegrafistas que tenían que operar el áreas de combate colocaban el cristal de cuarzo en contacto con el cuerpo humano. Como el cuerpo humano mantiene una temperatura constante de 37 grados, el oscilador que controlaba el cristal resultaba muy preciso en frecuencia.

 

 

 

Relacion de Onda Estacionaria

Articulo leido en el Programa Colombiano para Radioaficionados  del  28 Febrero 2016.

En nuestras estaciones de radioaficionados tenemos un transmisor de radio que nos genera energía de radiofrecuencia  para que esta sea irradiada en forma de energía electromagnética por la antena. Entre el transmisor y antena usamos una line de transmisión para transferir la energía del transmisor a la antena con la mínima perdida de potencia.

En época moderna casi todas las instalaciones de radio utilizan como línea transmisión al cable coaxial. El cable coaxial por ser una línea de transmisión se caracteriza por tener una impedancia característica que par los cables usados en radio generalmente es 50 ohms y en trabajos de televisión se prefiere 75 ohms de impedancia característica.

La semana anterior habíamos explicado que si un cable coaxial en un extremo conectamos una resistencia del mismo valor en ohms de la impedancia característica del cable, en el otro extremo del cable se puede medir una resistencia igual. Es decir que si un cable coaxial de 50 ohms de impedancia característica le colocamos una resistencia de 50 ohms en el otro extremo del cable encontramos una resistencia de exactamente 50 ohms independiente de la longitud del cable coaxial.

Si en un extremo colocamos una resistencia de valor diferente a la impedancia característica del cable, en el otro extremo detectamos una resistencia que es muy diferente de la resistencia del primer extremo y esta resistencia, digamos mejor impedancia, es muy diferente y depende de la longitud,

En otras palabras el cable coaxial tiene un comportamiento muy especial si en un extremo colocamos una resistencia de valor en ohms exactamente igual a a la impedancia característica de cable. También podemos decir que si la resistencia es de 50 ohms para un cable coaxial de 50 ohms de impedancia características entonces el transmisor ve exactamente 50 ohms sobre los cuales descargara su energía independiente del cable o toda la energía suministrada por el transmisor será disipada en los 50 ohms del otro extremo del cable. El cable es muy eficiente y no hay perdida de energía en el cable.

Si un extremo tenemos una resistencia diferente a 50 ohm o impedancia característica del cable, entonces cuando alimentamos el otro extremo del cable con un transmisor. Este suministrara potencia de acuerdo a la impedancia reflejada por el cable, pero el consumo de potencia será la que se disipe en la resistencia colocada en el lado opuesto al transmisor, como los valores resistivos son diferentes entonces tenemos que el transmisor genera una potencia que enva hacia el otro extremo del cable donde existe una resistencia la cual consume menos potencia que la enviada. La potencia enviada por el transmisor la consideramos “potencia directa” porque va en el sentido que suponemos lógico. La doptencia que no se disipe en la resistencia se representa como una potencia devuelta por el otro extremo del cable y por ende la llamaremos potencia reflejada.

Si la resistencia del extremo opuesto al transmisor, que de ahora en adelante llamaremos carga, es igual a la impedancia característica del cable, toda la potencia envía directamente será disipada por la carga y la potencia reflejada será simplemente cero. Para otros valores de carga habrá algo de potencia refrejada.

Si nosotros pudiéramos dibujar como sería la distribución de potencia a través de la longitud del cable encontraríamos que si la carga es igual a la impedancia del cable entonces la distribución de potencia sería igual a través de todo el cable. Si esto no es el caso, entonces habrá alguna potencia que es reflejada. La potencia reflejada es devuelta en una fase que es diferente de la potencia directa, esto produce que en algunos lugares la potencia drirecta y refregadas son del mismo signo y la potencia se suma pero en otros lugares las potencias tienen signos opuestos y entonces las potencias se restan. Entonces a través del cable se presentan lugares de sumas de potencias y otros de resta de potencia, esto simula como una onda que se ha quedado estática en el cables y en el lenguaje de electrónica se dice que en el cable hay ondas estacionarias.

Si la potencia refrejada es minima con relación a la potencia directa, entonces la diferencia de amplitud de la onda refrejada es minimo, en cambio si la potencia refrejada se acerca a la potencia directa la onda estacionaria será muy marcada.

En otras palabras, si el cable esta igualado en su resistencia de carga y la impedancia característica entonces la onda estacionaria es nula, en camibio a mayor discrepacia la onda se mas notable  si consideramso los máximos y los minimos.

En la practica es relativamente fácil medir la potencia que pasa por un cables y distinguir entre directa y reflejada. Esto hace que en operación normal no nos interese medir las resistencias del cable y la carga sino que medimos cuanta corriente enviamos directamente y cuanta potencia  está siendo reflejada.

Lo que necesitamos conocer es sobre el rendimiento de nuestro cable coaxial usado como línea de transmisión y no los valores absolutos. Por ejemplo si transmitimos 5 watios directos y se nos refleja 1 watios, tenemos una pérdida de 20%, en cambio si transmitimos 1000 watios y se nos refleja 1, esta potencia reflejada es despreciable.

Entonces para medir el rendimiento del cable no se expresa como porcetaje de potencia directa y reflejada sino que se usa un factor llamado “Relación de Onda Estacionaria” abreviada como ROE que es traducion del ingles en donde se llama “Stacionary Wave Radio” o SWR.

EL ROE se define como la relación calculada de sumar la potencia directa y la reflejada y dividirla por la diferencia entre la potencia directa menos la potencia reflejada.

Conociendo este calcula tenemos algunos casos particulares:

Si la potencia reflejada es cero la sumas de potencia será la potencia directa y reflejada será igual a la potencia directa y la resta de potencia también será la potencia directa y la división de dos términos iguales será uno. Es decir que si ROE es uno significa potencia reflejada igual a cero.

Si la potencia reflejada resulta ser igual a la potencia directa, caso en que toda la potencia que enviamos se nos devuelve. Tendriamos la suma de potencia igual a 2 veces la potencia  pero el divisor que es la resta de potencias nos daría cero. Una división por cero es un numero infinito por lo cual el ROE donde toda la potencia se refleja es un valor muy muy grande que decimos que es infinito.

Tenemos el caso intermedio: Si la potencia reflejada es la mitad de la potencia directa, la suma seria 1.5 la potencia directa y la diferencia 0,5 de la potencia directa, la división 1.5/0.5 nos da 3.

Esto quiere decir:

Si no hay potencia reflejada, el ROE es uno.

Si toda la potencia se refleja, el ROE es infinito.

Si la mitad de la potencia directa se refleja, el ROE 2s de 3. Por eso se considera como el limite máximo permitido en líneas de transmisión cuando estamos trabajando al 50 %.

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SWAN 350, reemplazo condensador electrolitico

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Tengo un transeptor SWAN 350 el cual estoy reconstruyendo para tenerlo plenamente operativo. Estos equipos fueron fabricado en la década de 1960 por lo cual tienen alrededor de 50 años de antigüedad, eran equipos con tubos y una causa de defectos en el funcionamiento es causado por los condensadores electrolíticos ya que estos trabajaban con un dieléctrico húmedo que con el paso de los años se han secado perdiendo sus capacidades como condensador y causando fallas de funcionamiento. La solucion es reemplazarlos por componentes modernos pero los nuevos condensadores, algunas veces, no tienen las mismas formas que el original. Cuando es el caso de condensadores individuales esto no es mayor problema, pero existen unos casos en los equipos antiguos que varios condensadores electroliticos eran enpaquetados en una sola unidad como es el caso del que muestro en la foto:

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En este caso 4 condensadores fueron incluidos en un solo tubo de aluminio. Actualmente no se consigue un condensador exactamente igual para reemplazarlo.  Como debo sustituirlo por nuevos condensadores, entonces opte por la siguiente solución:

El original tiene tres condensadores de 40, 30 y 10 mfd a 450 voltios. Los van a ser reemplazado por 3 condensadores iguales de 47 mfd a 450 voltios. Los nuevos va  a tener mayor capacidad que los antiguos pero su funcionalidad se conserva y unificamos a un solo tipo de condensador. Quizas para el fabricante el valor justo del condensador podria reportar optimizaciones de costos en el numero grande de equipos fabricados, pero este no es nuestro caso de reparación de un solo radio.

Para el cuerto condensador se escogio uno de 25 mfd a 35 voltios.

Para montar los condensadores elabore una plaquita de circuito impreso como se muestra en la foto:

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Las siguientes fotos muestran el estado depues de soldar los componentes y se incluyo una plaquita de circuito impreso para insertar perpendicular (en forma de T) para permitir el montaje en el equipo de forma vertical.

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Al final, esta foto muestra como quedo finalmente instalado los nuevos condensadores.

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