Interfaces para modos digitales, parte 2

En el articulo anterior hable sobre la interfaces necesaria para operar en modos digitales entre el tranceptor y el PC y que se resume en la siguiente gráfica:

modos_digitales

Ahora hablaremos de soluciones para esta interfaces. En el mercado hay varios modelos comerciales que solucionan esta interface como son el Signalink, Ringblaster y otros, pero en este articulo vamos a referirnos como podemos lograr esta interface con componentes que tenemos fácilmente en casa o lo podemos comprar en el mercado local.

rbpro-bigZoom slusb

1      CONSIDERACIONES SOBRE EL PC

El principal requerimiento del PC es que tenga una tarjeta de sonido, esto se cumple, podemos decir, en todos los PC. Sin embargo el mercado de nuevos PC se ha movido al formato de LAPTOP con una importante reducíon de tamaño y peso. Los nuevos Laptop no incluyen el tradicional “puerto serial”, un conector de 9 pines tradicional desde el inicio de los PC. Lo han reemplazado por el conector USB que es mas pequeño y mas rápido que la conexión serial.

Los tranceptores producidos desde los años 80 principalmente por los japoneses (Yaesu, Kenwood e Icom) vienen con una interface serial para su control por CAT (Computer Aid Transeiver), solo los productos nuevos de los ultimos 3 o 4 años han cambiado la interface a tipo serial.

Por este motivo, para la inmensa mayoria de los equipos, debemos preveer una interface serial desde el PC. La solucion es adquirir en los comercios de PC un “adaptador de USB a Serial” como el que se muestra en la foto:

 

, 4/17/08, 4:18 PM,  8C, 1184x1684 (2281+3426), 100%, can clam,  1/12 s, R37.4, G25.0, B51.0

 

Hay muchos modelos y precios, es importante que el adaptador sea compatible con el sistema operativo de su PC, esto significa que el fabricante suministre o garantice los “Driver” necesarios para operar con el sistema operativo que tiene. Drive es un pequeño programita que hay que adicionar al PC para que “reconozca” al dispositivo, puede venir en un pequeño disco o se puede bajar por Internet.

Necesitamos al menos un puerto serial para poder mandar la orden de PTT. Si queremos usar la función de CAT para controlar el tranceptor desde el PC, necesitaremos de un segundo puerto serial (o dos adaptadores). Equipos modernos fabricados después del año 2000 incluyen el PTT como un comando del CAT. Si esto es cierto entonces podemos prescindir del serial dedicado a PTT.

Por norma los Laptop incluyen la tarjeta de sonido, es mas los fabricantes incluyen tarjetas de sonido de excelentes características dirigida a manejar música de excelente calidad lo que hace de la tarjeta de sonido un componente fino y costoso. Para el trabajo de radioaficionados vamos a conectar las entradas de sonido del PC a un medio externos con posibles sobrecorrientes y manipulaciones mecanicas con riesgo de dañar los finos componentes del Laptop.

Por esto resulta buena idea usar una tarjeta de sonido externa al PC y esta se consigue con unos “adaptadores de audio a USB” que se consigue en el mercado de PC y son relativamente varatos y asi evitamos usar la fina tarjeta de sonido del Laptop . En el mercado se consiguen muchos “adaptadores de audio a USB” de diferentes precios y calidades, pero en general lucen como el de la foto.

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Como el “adaptador de usb a serial” y el “adaptador de audio a usb” se conectan a los puertos USB, resulta practico usar un “hub de USB”.

puerto-usb

De esta manera los dos adaptadores se conectan al “Hub” y el Hub se conecta al Laptop por una única conexión USB. Como los adaptadores estarán cerca del tranceptor, entonces podemos prever un hub con un cable de conexión USB lo suficientemente largo para tener el tranceptor y el Laptob alejados de acuerdo a los requerimientos del operador.

2    AUDIO DEL TRANCEPTOR AL PC.

La salida de audio del Tranceptor esta disponible en casi todos estos equipos en un conector marcado como PHONO en el frente del equipo, es el lugar previsto para conectar los auriculares. El volumen del audio es este punto esta controlado por el control de AF en el frente del equipo y si enchufamos en este conector por lo general se desconecta la salida de audio externo (altoparlante).

La conexión se realiza por un conector de audio macho de tamaño grande y el único problema es llevar esta conexión hasta el “adaptador de audio a USB” en su entrada de micrófono. El inconveniente es que el conector en el lado del tranceptor es grande y en el lado del adaptador es pequeño, para lo cual podemos tener dos soluciones:

a) Construimos un cable blindado con un conector de audio grande en un extremos y un conector de audio pequeño en el otro extremo.

b) Compramos un adaptador de audio de conector grade macho a conector hembra pequeño mas un cable de extencion de audio con dos conectores machos pequeños en sus puntas. Al conectarlos tendremos la misma solución que el punto “a”.

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Es recomendable usar conectores de tipo “estereo”, es decir de tres vias.

3    AUDIO DEL PC AL TRANCEPTOR

La entrada de audio a los tranceptores se hace por la conexión de “Micrófono”. La mayoría de los equipos modernos tienen un conector para micrófono redondo de 8 pines. En este conector se conecta el micrófono pero también hay posición para el PTT y de control como “up”, “down” común en los micrófonos de mano que incluyen botones para estas funciones.

Aunque el conector de 8 pines es el mismo en todos los radios, la función de los pines difiere entre los diferente fabricantes.

Para permitir la interface hacia el PC he construido un dispositivo de acuerdo al esquema adjunto:

adaptador microfono ptt kenwood

Se muestra el esquema para el caso de Kenwood (en mi caso un TS-2000). Un conector hembra de audio se utiliza para extender la conexion de microfono (pines 1 y 7) y un conector hembra de tipo RCA se utiliza para conectar el PTT (pines 5 y 8). se muestra una tabla con los pines para otros radios.

La solución queda como se muestra en la foto:

 

IMG_1163

A la derecha se ve el conector hembra de audio y en negro se observa el conector RCA para la función de PTT.

Para conectar el micrófono propiamente dicho podemos usar la misma solución que hemos tratado en el punto 2.  Claro, si prefiere, el conector hebra para micrófono se podría reemplazar por un conector macho pequeño para conectar directamente al “adaptador audio a usb” y evitarnos otros cables, el motivo de mi solución es que este dispositivo lo habia hecho tiempo atras para poder conectar un micrófono genérico y actuación del PTT desde un pedal y me resulto útil también para la interface digital.

4    PTT

Para acoplar el PTT se requiere de un circuito que convierta la señal por el pin RTS a un cierre de circuito en el PTT del tranceptor. El circuito escogido se muestra enseguida.

Serial2ptt

La funcion la realiza un “fotoacoplador” de tipo 4N25 que viene en un chip de 6 patas y son relativamente baratos y fácil consecución en una tienda de componentes electrónicos. Un LED en serie con el circuito permite monitoriar cuando el PTT es activado.

La implementacion se realizo utilizando un conector de puerto serial.

IMG_1164

El circuito es muy sencillo y de pocos componentes lo que permite alojarlos dentro de la caja plastica del conector. El circuito quedo como se muestra en la siguiente foto:

IMG_1165

En la caja, un pequeño agujero permite sacar el LED al frente y en el cable de conexion se puso un conector macho de tipo compatible con la conexion prevista para el PTT en el punto anterior.

La integración de los componentes del punto 3 y 4 quedan como se muestra en la foto, incluido el adaptador de serial a USB:

IMG_1167

5   RESUMEN

Los diferentes elementos usados en la presente solucion para una interface para modos digitales la trato de resumir en el siguiente diagrama:

todo junto

 

Interface para modos digitales, parte 1

En la actualidad es muy popular entre los radioaficionados las comunicaciones usando, lo que en forma genérica se llama, “Modos Digitales”. El método consiste en transmitir datos modulando una señal de radio, para lograrlo utilizan un computador personal PC el cual codifica los datos en tonos de audio que se entregan al transmisor usando la modulación de SSB (Single Side Band) disponible. En recepción la señal SSB es convertida a frecuencia de audio que se entrega al PC quien desmodula los datos.

Los mas populares son los modos PSK31 y JT65 los cuales operan similar a los teletipos, es decir envían información alfanumérica generalmente ingresada por un teclado.

Para operar en modos digitales se requiere acoplar un tranceptor de los usados por los radioaficionados y un computador personal. El transeptor puede ser cualquiera, a tubos, estado sólido, sdr, etc,  con la única condición que transmita en USB es decir banda lateral superior.  En modos digitales se prefiere USB aun en bandas bajas como 40 y 80 metros en donde la fonía se hace en LSB.

Cualquier PC puede ser usado, el requisito es que disponga de una tarjeta de sonido y un sistema operativo para el que exista el programa correspondiente.

El acoplamiento básico consiste en intercambiar sus canales de sonido, es decir la salida de sonido del transceptor (phones) se conecta al micrófono de la computadora y recíprocamente el micrófono del tranceptor se conecta a los auriculares del PC.

Además necesitamos una via por la cual el PC le pueda indicar al tranceptor que pase a modo de transmisión. Los tranceptores viene con la función de PTT (push to talk) la cual puede ser usada por el PC mediante un acoplamiento.

Los tranceptores modernos disponen de una función denominada CAT (coputer Aid Tranceiver) que permite que el radio sea controlado desde un PC. Los primeros equipos con función CAT incluían solamente la lectura y cambios de frecuencia desde el PC pero los de nuevo diseño casi todas las funciones del traceptor puede se realizadas desde el PC incluida la función de PTT.

modos_digitales

En teoría existe un problema si acoplamos un PC y es el tema de las tierras.  El tranceptor esta conectado a un sistema de antenas y tierra para corriente de alimentación y de radiofrecuencia independiente del PC por lo cual puede existir diferencias de potencial entre las dos tierra, por este motivo se recomienda que no se conecten las  de tierra del PC y el tranceptor. Para cumplir con esta recomendación los dos circuitos de audio incluyen un transformado para aislar los dos circuitos.  Sin embargo en las aplicaciones prácticas que he realizado no he utilizado transformadores, por lo que las tierras quedan unidas y no he observado efectos secundarios.

Casi todos los tranceptores tiene en el panel frontal un enchufe (Jack) denominado “PHONE” es donde está la salida de sonido con destino a los auriculares. De forma sencilla podemos tomar este sonido y llevarlo a la entrada de micrófono del PC usando plug y cables de audio.

También en el frente del tranceptor se encuentra la conexión de micrófono en un Jack de varios pines donde también se encuentra la posición para el mando del PTT.  La solución para acoplar el micrófono es realizar un conector apropiado para el micrófono del lado del tranceptor y llevarlo por cable blindado a la conexión de auriculares del PC.

Para poner el tranceptor en modo de transmisión se requiere que el punto llamado PTT se conecte a tierra. El tema es que los PC no disponen de salidas que realicen la función de cerrar un circuito. Entonces  para lograr una orden desde el PC se ha recurrido al uso del puerto serial existente en los PC, el puerto serial se conoce también como RS-232. El puerto es un conector de 9 pines denominados como se muestra en el dibujo.

pines

La patica 7 se denomina “Request to Send” (abreviado RTS). El programa del PC puede activar esta patica para que presente un voltaje cuando el PC quiera ordenar  transmitir.  El voltaje aparece con referencia a la patica 5 que es la conexión común (tierra) del conector. Ahora bien el PTT requiere el cierre de un circuito por lo cual hay que realizar un circuito que convierta la presencia de voltaje en RTS a un cierre de circuito, esto se logra con un relevador, un transistor o un fotoacoplador como veremos después en una implementacíon practica.

Un inconveniente es que los nuevos PC en formato laptop no viene con puerto serial pero la solución es usar un dispositivo que convierte un puerto USB del PC a un puerto serial. Este elemento es común en el mercado de complementos para los PCs.

Para la conexión CAT generalmente se hace por puerto serial, por lo cual, si el laptop no dispone de puerto serial propio entonces es necesario un adaptador serial a usb.

Si el tranceptor soporta por la interface CAT la función de PTT, entonces una sola conexión  serial nos serviría tanto para el PTT de modos digitales como para el manejo del radio desde el PC. Si el CAT no soporta el PTT entonces necesitaríamos dos conexiones seriales para la completa operación del tranceptor con el PC.

Como hemos dicho antes, se requiere que el PC disponga de una tarjeta de sonido lo cual es cierto en casi todos los PC. Los laptop modernos tiene la tarjeta orientada a la reproducion de buena música y a veces presentan inconvenientes para usarlo en una función diferente. Por este motivo es común recurrir a adaptadores de sonido para PC para dedicarlo a la función de nuestros modos digitales y no involucrarnos con la propia tarjeta de sonido del PC. El dispositivo de sonido a usb son baratos y es una buena opción.

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Propagacion de ondas de radio

Articulo leido en el Programa Colombiano para Radioaficionados el domingo 10 de Julio 2016.

Las ondas de radio y la luz son formas de ondas electromagnéticas que se propaga en línea recta desde el foco que emite las ondas (un bombillo o una antena). Las ondas no pueden atravesar objetos sólidos y si las ondas arriban con cierto ángulo a una superficie solida las ondas son reflejadas y si la superficie es áspera las ondas son reflejadas en diferentes direcciones y entonces decimos que las ondas son dispersadas.

El concepto de objeto solido puede diferir entre la luz y las ondas de radio. Una pared de un centímetro de espesor no es atravesado por la luz en cambio es completamente transparente para las ondas de radio pero cuerpos masivos como puede ser una montaña o la esfera terrestre son cuerpos opacos para la luz y las ondas de radio.

Para poder observar un fuente de luz se requiere que entre la fuente y el observador no existan objetos que impidan el paso de la luz. Lo mismo sucede con las ondas de radio, se requiere que no existan objetos que bloqueen las ondas entre las antenas y el receptor.

En la práctica todos los receptores y transmisores de radio están situados sobre la superficie de la tierra. La tierra es completamente oscura para las ondas de radio por lo cual no podemos transmitir y recibir entre dos puntos opuesto de la tierra. En teoría las comunicaciones son posible al alcance del horizonte ya que las ondas no pueden atravesar la superficie de la tierra.

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Pero, hay un comportamiento de la atmósfera terrestre que causa que las ondas de radio cuando llegan a las capas altas de la atmosfera se reflejen y retornan de nuevo a la superficie terrestre después de recorrer largas distancias. Esto permite que las ondas de radio especialmente las de altas frecuencias HF (3 a 30 Mhz o onda corta) logran comunicaciones entre cualquier dos lugares de la tierra. La capacidad de reflejar ondas de radio depende de la actividad del Sol y no es estable y hace su uso muy impredecible.

 

LA ATMÓSFERA

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La superficie de la tierra está cubierta de una fina capa de aire rico en gas oxígeno y nitrógeno que permite la existen de vida en la tierra. La densidad de la capa de aire depende de la altura sobre la superficie.

Entre 0 y 10 kilómetros de altura la capa se denomina “Troposfera”, es la zona donde se presenta los fenómenos atmosféricos como nubes, lluvias, truenos etc. Arriba de 10 Kilómetros se denomina estratosfera. En la estratosfera los átomos de aire son muy pocos pero existen, debido a que están poco cohesionados, las radiaciones recibida del Sol causan que estos átomos pierdan cargas eléctrica y se ionicen. El fenómeno es muy notable entre los 50 y 500 kilómetros de altura y esta zona se denomina “Ionosfera”.

Un gas ionizado afecta las ondas de radio. Una onda es una forma de energía y al alcanzar un atomo ionizte puede provocar mas ionización y entonces el gas absorbe la onda. Pero si los atomos están muy ionizados puede provocar que las ondas no puedan penetrar y las ondas son reflejas. Todo depende del angulo con que las ondas de radio llegan a una superficie ionizada.

Una capa ionizada tiene un comportamiento similar a un vidrio opaco en relación a la luz. Si el rayo de luz llega al vidrio perpendicular a la superficie, el rayo atravesara el vidrio pero la luz es atenuada, en cambio si el rayo llega con cierto ángulo la luz será reflejado como si fuera un espejo.

En la ionosfera se han detectado 3 tipos de capas denominadas históricamente D, E y F.

LA IONOSFERA.

La ionosfera es una capa atmosférica alta, dotada de una gran conductividad eléctrica gracias a los electrones liberados en la intensa ionización producida por la radiación solar, básicamente en las porciones ultravioleta y de rayos X de su espectro, y en menor medida por las partículas cargadas generadas por el Sol junto a los rayos cósmicos.

La ionósfera y las ondas de radio

Se extiende entre los 50 y 2000 Km de altitud sobre la superficie terrestre, dividiéndose por razones históricas en tres capas o regiones denominadas D, E y F en orden creciente de altura y concentración de electrones, cumpliendo las capas E y F el papel de reflector de las ondas radioeléctricas y siendo la capa D la principal causante de la atenuación sufrida por las mismas frecuencias de 2 y 30 MHz -HF- y la responsable también de la reflexión de las ondas de muy baja frecuencia -VLF- y extra baja frecuencia -ELF-.

Al ser su origen la radiación solar fundamentalmente, es lógico esperar, como así sucede, que la intensidad de la ionización dependa de la intensidad de dicha radiación y de la trayectoria o camino que la misma recorra a través de la atmósfera. Esto se traduce en una mayor ionización de las capas atmosféricas más altas y en una relación inversa entre la ionización medida y el ángulo solar cenital1, con un valor máximo donde éste ángulo sea cero.

Asimismo constatamos una relación directa entre las variaciones en la altura, la concentración de electrones y el comportamiento de las distintas capas ionosféricas y los cambios reflejados en la actividad solar durante el día, a través de las distintas estaciones del año y a lo largo de los sucesivos ciclos solares.

La actividad de la ionosfera en lo que a su papel dentro de la comunicación a larga distancia -CLD- le corresponde, depende de la intensidad de ionización de la misma, la cual, como ya hemos comentado, es fiel reflejo de la actividad solar. Esta a su vez mantiene una relación directa con el número de manchas solares existentes en cada momento, cuyo número varía cíclicamente con una periodicidad de 10.7 años, aunque nos referiremos en general al ciclo de los 11 años, siendo éste sólo un valor medio, pues se han registrado ciclos de 7.3 años como el más corto y de 17.1 años como el más largo [ARR92].

Un número elevado de manchas solares provoca una fuerte radiación solar con gran ionización en las capas altas de la atmósfera que es entonces capaz de devolver a la tierra frecuencias de hasta 40 MHz, mientras que por el contrario un bajo número de manchas y la baja actividad solar que le acompaña hace que descienda fuertemente la ionización, convirtiendo en prácticamente inútiles para la CLD las frecuencias situadas por encima de los 20 MHz.

Capa F: Se extiende por encima de los 130 Km y es la más alta de todas las capas que componen la ionosfera, dividiéndose durante el día en dos subcapas, la F1 o de

Appleton entre los 130-210 Km y la F2 o de Van Allen entre los 250-400

Km de altura.

 

La subcapa F1 alcanza una densidad electrónica máxima de 2·1011 e/m3, existiendo sólo durante el día, y si bien puede cumplir el papel de deflectora de algunas frecuencias, es más frecuente que actúe como atenuadora de las frecuencias que se reflejan en la subcapa F2.

 

La subcapa F2 presenta una densidad típica de electrones de 1012 e/m3 durante el día y de 5·1010 e/m3 durante la noche, siendo la principal zona deflectora responsable de la comunicación a larga distancia, con una máxima distancia de salto único de 4000

Km. Su comportamiento es difícil de modelar, debido a que está influida por los vientos, por distintos efectos electrodinámicos y por la variación de la ionización debida a la diferente radiación solar durante el día y la noche, durante el curso de las distintas estaciones del año y a lo largo del ciclo solar de los once años.

 

Capa E: También denominada de Headviside-Kennelly, está situada entre los 90-130

Km de altura sobre la tierra e incluye a la capa E normal y a las denominadas capas esporádicas E -Es-.

 

La capa normal E es homogénea y existe sólo durante la radiación solar directa, alcanzando por tanto su máximo durante el mediodía local y desapareciendo durante la noche, ya que aquí la atmósfera es todavía lo suficientemente densa para que pueda existir una gran recombinación de los iones generados por la actividad solar. Presenta por tanto una fuerte dependencia del ángulo solar cenital, con máximos en su densidad electrónica durante el verano en lo que a la variación estacional se refiere e incrementándose asimismo al aumentar el número de manchas solares. Este máximo es del orden de los 1011 e/m3 a la altura de 110 Km. Durante la noche desaparece prácticamente, quedando sólo restos de la ionización existente durante el día. Es la capa ionosférica mas baja y aún capaz de ser útil en la CLD, siendo muy adecuada para la propagación diurna a distancias menores de 2.000 Km.

 

Las capas Esporádicas-E, tienen su origen en la existencia de zonas relativamente densas de ionización situadas a unos 110 Km de altura, produciéndose únicamente en determinadas estaciones del año. No dependen de la actividad cíclica solar y son especialmente útiles en los períodos en los que la baja actividad solar deja cortada la propagación en las bandas por encima de los 21 MHz.

 

Capa D: Situada a 50-90 Km sobre la tierra. Tiene una actividad directamente proporcional a la radiación solar recibida, presentando unos valores máximos de ionización de 108-109 e/m3 inmediatamente después del mediodía local y bajando a valores muy pequeños durante la noche, manteniendo asimismo una pronunciada variación estacional. Produce un marcado efecto de absorción de toda señal que pasa a través de ella, siendo esta absorción inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia utilizada. Su incremento diurno y correspondiente disminución nocturna marcan la mínima frecuencia utilizable

-LUF- para un determinado recorrido entre dos estaciones.

 

 

 

 

Analizador de antena con Arduino y AD9850 parte 3

Navegando por internet ha varios proyectos de costrucion casera para analizadores de antena. Muchos estan inspirados en los proyectos descritos por el colega Beric Dunn K6BEZ en la pagina web https://sites.google.com/site/k6bezprojects/antenna-analyser “An HF Antenna Analyser for under $50”.

De la pagina se puede bajar un documento PDF con detalles de los proyectos.

Un proyecto utiliza un Arduino Nano y un AD9850, justo el objetivo de mi proyecto, por lo cual desidí  intentar su construcción. Este es el circuito del proyecto:

antenna_analyzer_docs

El circuito es relativamente sencillo y realiza solo dos mediciones de voltaje a la antena que corresponde al voltaje directo (forward) y el reflejado. Esto es suficiente para calcular el ROE (SWR) que es el factor mas importante de la antena. Los datos medidos en la antena se envían a un PC conectado en el puerto serial del Arduino. Todo el circuito se alimenta con los 5 voltios que vienen en la conexión USB desde el PC.

El circuito original utiliza un Arduino Micro el cual he reemplazado por uno Nano. El amplificador operacional es un MCP6002 que he reemplazado por el LM358 de mas fácil de encontrar.

El software para el Arduino se puede bajar de la pagina del autor K7BEZ.

Para la construcción utilice una placa de circuito impreso perforado que encontré en un almacén de electrónica que se muestra en la siguiente foto junto con el LM358, Arduino nano y el AD9850:

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Utilicé unos conectores de tipo SIL para permitir que el Arduino y el AD9850 fueran enchufables y por tanto reutilizables en otros proyectos.

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Las fotos muestran el circuito realizado antes de poner los Arduinos y AD9850.

(actualizado 28 Junio 2016)

Con el circuito descrito, he realizado algunas pruebas de funcionamiento con resultados poco satisfactorios.

En primer lugar todo el circuito trabaja con 5 voltios que vienen por el cable USB y pasa por el Arduino. La capacidad de corriente es limitada y no puede uno exederse en sobrecargar los circuitos. Hay un riesgo: si por accidente el circuito de 5 voltios se llegara a poner el corto por un instante, el Arduino queda inservible. Lo mismo puede pasar por una mala conexión u operación de algún componente que provoque una sobrecorriente puede causar daño irreversible en el Arduino. Lo aconsejable es disponer que el circuito tenga su suministro de corriente independiente, mas robusta.

El AD9850 (DDS) funciona con 5 voltios y su salida es una onda sinusoidal muy pura. Las mediciones hechas con osciloscopio muestran que a baja frecuencia, ejemplo 500 kiloherz la salida es de 9.7 voltios pico a pico pero se reduce a 1 voltio a frecuencias de 500 kHz y valores de 400 milivoltios para frecuencias de 5 y 20 MHz como se muestra en las siguientes fotos.

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Como el analizador esta planeado para que realice mediciones en la banda de HF (3 a 30 Mhz), el voltaje de salida de 400 milivoltios pico a pico resulta insuficiente para hacer un eficente medidor. Con un agravante, las mediciones anteriores fueron hechas con circuito abierto a la salida del AD9850, si uno carga el circuito con 50 ohms los voltajes medidos caen a la mitad de los medidos a circuito abierto.

Con estos resultados resulta poco viable realizar el analizador con este circuito. La solucion es amplificar la señal entregada por el AD9850 para tener un voltaje de 2 a 5 voltios sobre el circuito en medicion. El amplificador puede ser contruido con un par transistores lo cual permitiria lograr una separacion entre el oscilador (el AD9850) y la carga que se conoce como un Buffer. El amplificador no se podria alimentar de los 5 voltios del Arduino si no que requeriria una alimentacion separada de 6 a 12 voltios.

Por estos motivos, la sencillez de este circuito no es bueno continuarlo y debo buscar un circuito, con la misma idea, pero mas elaborado.

 

 

 

 

Interfase para modos digitales

Ha llegado a mis manos un grupo de cables hechos para acoplar un equipo de radio a un PC para operación de modos digitales (PSK31, JT65, etc). El caso es que los cables lucen como una sopa de espagueti y resultan muy difícil de manipular y conectar como se pueden ver en la foto:

 

V

Mi idea es poner los componentes en una caja que permita su conexion a radios y PC.

Lo primero fue lograr hacer un diagrama de los circuitos, el cual esta en el siguiente dibujo:

interfase-1

En el diagrama al lado izquierdo estan las conexiones del lado del transmisor y a la derecha las conexiones hacia el PC.

Lo interesante es el uso de transformadores utilizado para convertir 110 voltios a 12 voltios son usados en los circuitos de audio para aislar las tierras del equipo transmisor del PC.

En el lado del PC se utiliza un adaptador de audio a puerto USB  lo mismo que un convertidor de puerto serial a USB para el control de PTT. Esto ultimo es necesario porque los PC Laptop actuales no disponen de puerto serial.

En el lado del transmisor se utiliza el conector de micrófono de 8 pines. Los pines conectados corresponde a la opción de un transmisor Kenwood TS-430. La conexiones para otros transmisores son diferentes. El circuito para control del PTT (transistor, resistencia y diodos ) se instalaron en una pequeña placa de circuito impreso.

La foto siguiente muestra como quedo el equipo después de poner los transformadores y la placa de circuito impreso dentro de una caja.

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El equipo fue probado utilizando un transmisor FT-920 de Yaesu. Como los pines del microfono difiere de los utilizados por  el TS-430, le hice una conexion provisional:

Pines del TS-430:

Micrófono -> pin 1   Tierra micrófono -> pin 7

PTT -> pin 2, Tierra ptt -> pin  8

Pines FT-920

Micrófono -> pin 8,  Tierra micrófono -> pin 7

PTT  -> pin 6, Tierra PTT -> pin 5

Probé usando el modo JT65 y en la siguiente foto puede ver el resultado:

 

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Comentarios:

El circuito funciona lo que indica que el uso de transformadores adaptadores de 110 V a 12 V resultan adecuado para acoplar los circuitos de audio de la interfase. Un inconveniente es que son grandes y pesados.

El circuito no es consistente, mientras en audio se usan transformadores para aislar las tierras del transmisor y el PC, en el circuito de control del PTT las tierras de PC y transmisor quedan unidas. La razón es que se utiliza un transistor para activar el PTT, lo recomendable es utilizar un foto-acoplador que permitiría el aislamiento eléctrico entre PC y transmisor.

En transmisores modernos como el FT-920 la operación del PTT se consigue a través del control remoto del transmisor utilizando programas como el Ham Radio Delux y el circuito del adaptador con transistores no es necesita.

 

 

Analizador de antena con Arduino y AD9850 Parte 2

En la primera parte he presentado una somera descripción de los analizadores de antena. Ahora consideraremos como el analizador se podría construir.

Primero que todo necesitamos un generador de frecuencia en el rango que queremos trabajar. La solución es usar un DDS como el AD9850 el cual puede generarnos una frecuencia entre 1 y 50 MHz muy adecuado para analizar antenas de Onda Corta 3 a 30 MHz lo que nos cubre las bandas de radio-aficionados (80, 40, 30, 20, 17, 15, 12, 10). No hay obstáculo y el analizador puede cubrir también 160 Mts (1,8 MHz) y las bandas de 11 Mts.

El AD9850 suministra una señal sinusoidal muy pura y aproximadamente 1 Voltio de amplitud de salida. Esta salida resulta suficiente para hacer las mediciones de voltaje necesarios, pero no parece adecuada ya que por los debiles necesitan mas sensibilidad de los sensores, pueden ser afectados por interferencias.  Claro que podemos hacer un amplificador de la señal utilizando un par de transistores pero esto complica el circuito y ademas necesitaríamos una fuente corriente externa para alimentar el paso de amplificación.  Por este motivo, nuestro primer intento de hacer un analizdor utilizaremos exclusivamente la señal que nos da el AD9850.

La siguiente figura muestra el circuito básico del puente. El tema es medir los diferentes voltajes indicados y luego hacer algunos calculos para deducir el valor de los parámetros de la antena.

analizador antena 3-1

Recordemos que los voltajes indicados son de corriente alternas. Un voltimetro necesita rectificar el voltaje  para su medicion y ademas el voltimetro necesita tener una altísima resistencia de entrada para que cuando acople a la resistencia en medicion no afecte afecte su medicion.

La siguiente figura muestra un diagrama simplificado del circuito de medición:

analizador antena 4

El voltaje sobre la resistencia R es rectificado por el diodo D seguido de un condensador C. La razón del condensador es tener un voltaje para medir mas estable para medir un valor que se llama V “rms” que se aproximadamente 0.7 el voltaje de pico de la onda sinusoidal.

El voltaje sobre el condensador es entregado a un circuito amplificador a través de las resistencias Ra y Rb. Ra es tipicamente 10 kohms y Rb de 100 kohms. Esta impedancia superior a 100 kohms es despreciable con los solo 50 ohm que tiene la resistencia sobre la cual se mide.

La salida del amplificador la conectamos a uno de los puertos análogos de un Arduino. Los puertos analógicos del Arduino pueden ser programados para que incluyan un convertidor análogo digital en su entrada de esta manera el valor de voltaje a la salida del amplificador se convierte en un valor digital binario.  El valor análogo es codificado en un valor de 10 bits con lo cual el puerto analógico del arduino se convierte en un excelente medidor de voltaje con 1024 diferentes valores en el rango de 0 a 5 voltios de entrada.

En este proyecto el Arduino nos va a dar varias facilidades:

  • Programar el AD9850 para la frecuencia que deceamos trabajar.
  • Sensor de voltaje.
  • Interface con un PC via puerto serial para transferir los datos medidos para un analisis mas elaborado en el PC.
  • Calcular usando los voltajes medidos los parametros de la antena.
  • Otros mas que iremos viendo a medida que avance el proyecto.

Continuara …

Analizador de antena con Arduino y AD9850

El analizador de antena es un instrumento que mide los parámetros eléctricos de una antena. Los parámetros más conocidos es la Relación de Ondas Estacionarias “ROE” en inglés “SWR” y la impedancia “Z”. En general la impedancia tiene dos parámetros: el resistivo y el reactivo por lo que se expresa como un numero complejo  Z = R + jX donde “R” es la parte resistiva y ”X” es la parte reactiva. “J” es un numero imaginario (raíz cuadrada de -1) utilizado para indicar que el número es complejo.

Una de las actividades preferida de los Radioaficionados es construir modificar y probar antenas con la motivación de experimentar que es la esencia de la radio-afición.    Para trabajar con antenas, un instrumento que pueda medir sus características se convierte en una necesidad.

En el campo profesional de instalaciones de radio, ejemplo telefonía celular y estaciones comerciales de radio,  las antenas deben ser probadas exigentemente para lo cual utilizan analizadores de antena de uso profesional.

En el mercado hay varios fabricantes que ofrecen analizadores de antena, un ejemplo es el ANRITSU S820E y similares con precios del orden de US 10.000 inalcanzables para uso en radio afición pero requerido en operación comercial.

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Los radioaficionados prefieren usar medidores menos sofisticados pero con precios  mas asequibles como ha sido el MFJ-259 con un precio de US 300. Hay una versión actualizada MFJ-266 que extiende el rango de mediciones hasta UHF pero con costos de US 400 y una versión economica MFJ-266 a USD 350.

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Los anteriores modelos presentan los resultados en una pantalla alfanumérica de 2 líneas.  Con el desarrollo de nuevos componentes los nuevos analizadores de antena reemplazan las pantallas LED y TFT.  Ejemplos de ello son el MFJ-223 con precio de USD 280 y el Ring Expert AA-54 de USD 350.

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Con el uso de pantallas gráficas es posible presentar un diagrama con los resultados de las mediciones en un rango dado de frecuencia. En los primeros analizadores la medición correspondía al resultado en una frecuencia especifica, en cambio en los gráficos se programa una frecuencia mínima y máxima y el instrumento realiza un barrido en el rango de las frecuencias especificadas y presenta una curva con las mediciones logradas. Esta ultima información resulta muy útil porque con una sola medición uno tiene una visión clara de como es el comportamiento de la antena en una banda de frecuencias.

MI PROYECTO

Tengo la idea de desarrollar y construir un analizador de antenas para uso de aficionado pero utilizando componentes electrónicos de nueva generación. Empezando con un modelo básico y continuar el desarrollo para conseguir analizadores de mejores prestaciones.

En el mercado electrónico se consigue un sintetizador de frecuencia con referencia AD9850 el cual actúa como un generador de señales de 0-50 Mhz.  Su costo es menor a 10 USD y genera una onda sinusoidal muy precisa a la frecuencia que se desee.  El AD9850 necesita que le informemos la frecuencia que se desea por un enlace de datos. Entonces hay otro componente que coopera con él y son los micro-controladores los cuales pueden encargarse de programar el AD9850 a la frecuencia deceada y además nos sobran puertos para realizar funciones de contro. Otra ventaja de los microcontroladores es que algunos de sus puertos se pueden usar como convertidores análogos digitales permitiendo usar estos puertos como medidores de tensión necesario para lograr las mediciones de la antena.

Entre los controladores a usar esta los fabricados por Micro-Chip como son lo de la seria 16F… y 18F… pero últimamente han adquirido popularidad los ARDUINOS que en una pequeña tarjeta con un micro incluido y otros componentes como cristales, resistencias y condensadores necesarios para su funcionamiento

Los Arduinos vienen ya preparado para conectarse a un PC a través de un puerto USB lo que los hace muy rápidos para desarrollar nuevos circuitos porque a través del USB el chip puede ser programado directamente desde una computadora y en lenguaje de alto nivel.

Para un proyecto como el de analizador de señales un Arduino NANO es as que suficiente y es el mas barato ya que su coste no alcanza los USD 10. Si un nano resultara insuficiente entonces podríamos escalar la solución a usar Arduinos UNO,  MEGA, y mas poderosos dentro de esta línea.

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TEORÍA DE UN ANALIZADOR DE ANTENA

La mayoría de los Analizadores de Antenas son instrumentos de medida basados en lo que se llama un puente se Wheatstone. En la siguiente figura se muestra como es el circuito del puente.

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Consiste de una fuente de voltaje “V” y 4 resistencias. El voltaje en el punto A o B depende de la relación de las resistencia de cada una de las ramas.  Si el voltaje entre los puntos A y B es 0 voltios entonces la siguiente expresión matemática es correcta: R1/R2 = R3/R4 y decimos que el puente esta equilibrado.

El puente de Wheatstone se puede usar como instrumento para medir resistencias con el siguiente circuito:

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en el cual la anterior resistencia R4 sera la resistencia que queremos medir (Rx) y Rv es una resistencia variable calibrada. R1 y R2 son resistencias de un valor fijo. Cuando queremos medir la reistencia Rx, colocamos un medidor de tension entre los puntos A y B y ajustamos la resistencia Rv hasta obtener lectura de 0 voltios en el instrumento. En ese momento se cumple que R1/R2 = Rv/Rx, si manipulamos la formula tendremos que Rx = Rv * (R2/R1).

Co R1 y R2 tiene valores fijos entonces R2/R1 es una constante y por consiguiente conociendo Rv podemos calcular el valor de Rx.

Para el caso de construir un Analizador de Antena el circuito se modifica un poco tal como se muestra en el siguiente circuito:

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El suministro de voltaje va a ser generador de corriente alterna a la frecuencia que queremos medir la antena. Las tres resistencias R1, R2 y R3 serán de 50 ohms cada una. Este valor se ha escogido porque la resistencia esperada de la antena generalmente es de 50 ohms también y resulta mas fácil equilibrar el puente. La antena se conecta como si fuera la cuarta resistencia del puente.

La antena a la corriente alterna se comporta como una impedancia “Z” que tiene dos componentes: Una parte que es resistiva pura “R” en el sentido que el voltaje sobre la resistencia y la corriente que circula por ella esta en la misma fase de la corriente alterna. El segundo valor es la parte reactiva “X” en donde el voltaje y la corriente van desfasados 90 grados. La reactancia “X” puede ser capacitiva o inductiva (asimilables a un condensador o una bobina) que es determinado por el signo:

Z = R +jXl  o Z = R – jXc,

Xl es una reactancia inductiva mientras que Xc es una reactancia capacitiva.

Lo ideal de una antena es que no tenga reactancia capacitiva ni inductiva, es decir que X valga cero, en este caso decimos que la antena esta resonante.

La reactancia y la resistencia se mide en Ohms pero en la anotación matemática se utiliza el símbolo “j” para indicar que son valores con diferente concepto.  “j” es igual a raíz cuadrada de -1, pero no tiene relevancia en este nivel de análisis.

Ahora bien, si alimentamos el circuito con una fuente de voltaje alterno de frecuencia “F” y un voltaje Vac, entonces entre las resistencia van a aparecer unos voltajes que llamaremos:

Vf =  voltaje sobre la resistencia R2.

Vz = voltaje sobre la antena.

Vr = voltaje entre los puntos A y B. Si el puente estuviera equilibrado Vr debería ser cero.

Note que Vac, Vf, Vz y Vr son voltajes alternos y pueden tener fases diferentes.

Un aspecto importante en las antenas es que parte de la energía que se transfiere el transmisor a la antena es retornada por la antena hacia el transmisor. Se distingue la energía enviada hacia adelante (forward) y la energía reflejada o devuelta. La relación entre esta dos energías se conoce como “ROE” que significa Relación de Ondas Estacionarias y en ingles se conoce como SWR.

El ROE es calculado de acuerdo con la siguiente formula:

ROE = (energía directa + energía reflejada) / (energía directa – energía reflejada)

En el caso que la energía reflejada fuera cero, el ROE es igual a 1 independiente de la energía directa. Si la energía reflejada llegara a ser igual a la energía directa, el divisor tendría un valor de cero y el ROE tendría un valor infinito. Un caso particular es cuando la antena regresa la mitad de la energía directa, la formula reportaría un ROE de 3.

Entonces el ROE varia entre 1 a infinito. Una característica de la medición de ROE es que es independiente de la potencia usada, por lo tanto es un parámetro característico de la antena y se usa para valorar la antena. El ROE depende de la frecuencia a que se este midiendo, entonces existe una o varias frecuencias en las cuales se obtiene mínimo valor de ROE que son las frecuencia donde la eficiencia de la antena es mejor.

El trabajo de ajuste de antenas consiste en medir el ROE para lograr tener el mínimo valor (el mas cercano a 1) para la frecuencia en que se desea operar la antena.

Volviendo al circuito anterior, y si podemos leer los voltajes indicados, por analisis de circuitos se deduce las siguientes relaciones. Estas relaciones aparecen en varios textos por lo que las tomamos como valida sin entrar en su análisis en este momento.

El ROE puede ser calculado por la formula:

ROE = (Vf + Vr)/(Vf -Vr)

La impedancia en valor absoluto sera:

Z = 50*(Vz/V3)  donde V3 es el voltaje sobre la resistencia R3

La parte resistiva de la impedancia es:

R = (2500 + (Vz^2*ROE))/(50*(ROE^2 + 1))

La reactancia se calcula:

X = RaizCuadrada( Z^2 – R^2)

 

 

 

 

 

Continuara …

Estación de Radio Aficionado alimentada por Energía Solar

Adjunto esta el documento presentado por el colega Roberto Lopez en el programa Colombiano para Radioaficionados el domingo 22 de Mayo 2016. El tema “Estación de Radio Aficionado alimentada por Energía Solar”.

Por favor haga click en el link de abajo.

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Preguntas y Respuestas sobre radioaficion

El siguiente articulo fue leído por el Ing. Rodrigo Mejia HK3PJ en el Programa Colombiano para Radio-aficionados emitido el domingo 22 de Mayo 2016 en la frecuencia de 7.135.

 

Hoy voy a responder en la forma más sencilla posible, sin usar fórmulas o gráficos porque no tenemos video disponible, a algunas preguntas que me han formulado varios colegas a través del tiempo, y a explicar algunos inconvenientes que se presentan en las instalaciones de nuestras estaciones, especialmente cuando estamos en la ciudad en edificios, o en casas rodeadas de edificios y árboles.

Pregunta: Es necesario usar un acoplador de antena?

Si la antena no presenta ondas estacionarias altas, no es necesario. Cuando la relación de ondas estacionarias es menor de 1.5:1, no es necesario.   Recordemos que el acoplador no arregla la antena.  Como su nombre lo indica, ACOPLA únicamente.

Aprovecho para recomendarles no usar la palabra machador, que no existe en nuestra lengua española.  Reemplazarla por acoplador o sintonizador.

Cuando usamos equipos transistorizados de sintonía automática, que hoy en día son la mayoría,  el acoplador es muy importante,  porque estos equipos se protegen cuando las ondas estacionarias son altas y entonces la potencia de salida disminuye automáticamente.  Por esta razón, la mayoría de los equipos modernos traen el acoplador incluido internamente.  El acoplador no es para arreglar los problemas de la antena, sino para que el transmisor entregue la potencia total.

Los equipos antiguos de tubos, que todavía utilizamos, no son tan exigentes con las ondas reflejadas.  La etapa final de sintonía manual, acopla bastante bien dentro de un rango.

Pregunta: Es necesario utilizar un BALUN en la antena ?

El balun tiene como función cambiar de balanceado a la entrada a desbalanceado a la salida. Un dipolo es balanceado y el cable coaxial es desbalanceado.  Por lo tanto es necesario colocarlo. Lo mismo sucede con las antenas Yagi, delta, cuadra-cúbicas, verticales, etc.   Si no se coloca,  la línea de transmisión va a irradiar y el patrón de radiación de la antena se va alterar.  Esto causa interferencia en equipos cercanos a la línea de transmisión y puede molestar a los vecinos o interferir otros equipos en la estación nuestra, como los computadores y otros accesorios.

Si hay presencia de radio frecuencia en la estación, es posible que el cable del micrófono capte este campo de RF y nuestra modulación se distorsionará y sonará gangosa.  Además, es posible que otros equipos en la estación funcionen erráticamente, por ejemplo, el computador.

Si usamos líneas paralelas abiertas de alimentación, o amphenol de 300 o 450 ohmios, o cable trenzado;  no es necesario, porque estas líneas son balanceadas.

Pregunta: Es obligatorio que la estación tenga una conexión a tierra ?

No es obligatorio, pero si es muy recomendable.   Es importante distinguir las diferentes conexiones a tierra.  Normalmente las instalaciones domésticas tanto en casas como en apartamentos, hoy en día están obligadas a tener conexión a tierra, según el reglamento vigente llamado RETIE. (Reglamento técnico de instalaciones eléctricas, del Ministerio de Minas y Energía, el cual pueden consultar por internet).

Esta conexión obligatoria a tierra es para la corriente alterna de la alimentación de energía eléctrica.  Por lo regular entre la conexión física a tierra, por medio de una varilla,  y el punto donde tenemos la estación hay más de 10 metros, por lo tanto ya no es una conexión a tierra para la radio frecuencia.  Si estamos operando en 20 metros, esa distancia sería suficiente para formar parte del sistema radiante de la antena o actuar como radial.

Cuando estamos en un edificio la situación es peor, porque la conexión a tierra del edificio da vueltas por todos los pisos y por todos los apartamentos. Y si esta tierra de muchos metros está radiando, vamos a tener muchos vecinos con interferencias en los teléfonos inalámbricos, equipos de sonido, receptores de radio, y televisores,  aunque la señal les llegue por cable.  En este caso, lo aconsejable es no conectar los equipos a tierra.  Si la toma de la alimentación del equipo es de tres patas, es decir tiene tierra, debemos usar un adaptador de 3 a 2 patas, el cual suprime la tierra.

En los Radio Amateur Handbook de años recientes,  hay una  explicación muy ilustrada sobre este tema.  Algunos ingenieros electricistas se oponen a desconectar la tierra, porque están pensando en los 60 hertzios de la corriente alterna y los riesgos personales en caso de una descarga eléctrica en las líneas de transmisión eléctrica.

Ahora con la televisión digital terrestre, muchos hogares van a tener una antena interior, al lado del televisor, para captar las señales locales en la banda de UHF. Si estamos irradiando por las tierras de los edificios, vamos a tener problemas con los vecinos, si transmitimos con potencias elevadas.

Pregunta: Se deben usar supresores de picos en las tomas de corriente eléctrica:

Si vamos a usar una toma múltiple para todos los  equipos de la estación,  es aconsejable que tenga supresor de picos  (o también llamados transientes ) .  Se consiguen fácilmente y son económicas.  Pero debe ir conectada a tierra la toma múltiple.  También hay supresores de picos para los cables de las antenas y del rotor. Cuando un rayo cae cerca de nuestra estación, hay una inducción fuerte en todos los cables eléctricos y de señal y especialmente en el cable del rotor que usualmente no es blindado y está expuesto junto con el cable de la antena. Si el rotor es digital, el daño es casi seguro.

Estos supresores protegen especialmente los equipos modernos de transistores.  Los de tubos resisten estos picos de voltaje, que son ocasionados por descargas eléctricas y también producidos por motores ( por ejemplo los ascensores de los edificios )  y otros equipos eléctricos, especialmente si estamos en una zona industrial.

Pregunta: Es necesario usar pararrayos en nuestra instalación ?

Depende de la altura de nuestras antenas con respecto a los edificios cercanos, estructuras o árboles.  Si nuestra antena es lo más alto en los alrededores, la probabilidad de un rayo es mayor.  Si es más baja, la probabilidad será menor. Generalmente cuando se usan torres de más de 10 metros, éstas deben tener pararrayos.  Miles de personas han muerto por rayos cuando estaban en un terreno plano y empezó una tormenta con descargas eléctricas.  Los campos de fútbol en terrenos abiertos  son peligrosos cuando hay tempestad.  Las reglamentaciones actuales obligan a los edificios a tener pararrayos.  Cuando un rayo cae cerca, es decir a menos de 200 metros, seguramente habrá daños en algunos equipos electrónicos, debido a la inducción de altos voltajes en los cables eléctricos, telefónicos o de comunicaciones en general. Los protectores de picos evitan estos daños.  Los pararrayos se colocan principalmente para evitar muertes e incendios y disminuir los daños ocasionados.  Los pararrayos normales no atraen los rayos sino que los conducen a  tierra, evitando una trayectoria errática que puede producir muchos daños.

Pregunta: Es verdad que las fuentes conmutadas producen interferencias y no se deben usar en las estaciones de radio ?

En los años 91 y 92  llegaron unas fuentes conmutadas que se usaban para los cargadores de batería de las UPS que se usaron cuando tuvimos el apagón.  También hubo algunas de producción nacional que producían mucha interferencia porque no estaban lo suficientemente blindadas y filtradas. Las fuentes conmutadas de los fabricantes de equipos  de radio son muy buenas y no presentan problema alguno.  Son más eficientes, pesan menos y son más pequeñas.

Algunos equipos modernos traen la fuente conmutada incorporada y no producen interferencia alguna.

 

Pregunta: Cuál es el mejor micrófono para nuestro equipo ?

El mejor micrófono es aquel que mejor se adapte al equipo y a nuestra modulación personal. Debemos tener muy en cuenta si la entrada del equipo es de baja o alta impedancia.  Los micrófonos viejos o antiguos eran de alta impedancia y los modernos son de baja, porque los tubos tienen entrada de alta impedancia por la grilla y los transistores baja impedancia por la base.  Un micrófono Astatic D 104  viejo ( al que llamamos custodia ) no se acopla bien con un equipo moderno.  Ahora el fabricante lo produce con un amplificador para aumentar la ganancia y bajar la impedancia, entonces se puede usar con los equipos modernos. Un micrófono barato bien acoplado nos produce excelentes resultados. Algunos colegas usan micrófonos de computador adaptados y los escuchamos muy bien.  Cuestan aproximadamente $ 15.000 pesos.

Pregunta: Cómo podemos mejorar la modulación ?

La modulación la podemos mejorar con un equalizador, que nos permite ajustar los bajos, medios y altos, separadamente,  y darle al audio la respuesta apropiada.  También nos ayuda con el acople de impedancias, porque tienen entradas y salidas de alta y baja impedancia. Antes no se usaban en  las estaciones de aficionados.  Hace unos 15 años se pusieron de moda y los hay de varias marcas.  Los nuevos tranceptores ya traen incorporado controles de equalización  a la entrada de micrófono, que nos permiten ajustar la respuesta de audio al gusto de cada uno.

Pregunta: El compresor aumenta la potencia de salida y por lo tanto la señal ?

Aparentemente la aumenta, porque mantiene un promedio de potencia más alto, pero los picos de señal máxima siguen igual.  Los decibelímetros análogos o de aguja, se mantienen marcando más alto, especialmente si el corresponsal tiene el AGC en lento. Pero también, si no están bien ajustados, producen distorsión y amplifican el  ruido de fondo de la estación.  Se debe usar con precaución, evitando saturaciones en el audio.  Nunca en ambientes ruidosos, como en una estación móvil.

Pregunta: En qué posición se debe mantener el AGC o control de ganancia automática del receptor ?

Depende de la señal que estemos recibiendo.  Si es fuerte, lo colocamos en lento ( o SLOW ) y así no tendremos ningún ruido entre palabras o espacios.  Si estamos en concurso con señales fuertes y débiles, lo mejor es colocarlo en rápido ( o FAST ), para que las señales fuertes no insensibilicen el receptor. Otros prefieren dejarlo siempre en medio ( o MEDIUM ).  En telegrafía es recomendable usar el AGC en rápido.

Pregunta: Cuando se reciben señales muy débiles y se usan los preamplificadores del receptor, no se escuchan mejor.  El decibelímetro aumenta pero la legibilidad es la misma. Por qué ?

Si hay ruido el preamplificador aumenta la señal y el ruido.  Sólo se obtienen buenos resultados cuando no hay ruido, especialmente en 15,  10 y 6 metros.

Pregunta: Qué hacer para disminuir el ruido ?

Existen en el mercado varios libros sobre ruido e interferencias.  Lo primero que debemos hacer es identificar qué clase de ruido tenemos.  Si es ruido eléctrico causado por una mala conexión y chispas en las líneas eléctricas o los transformadores, la empresa de energía eléctrica tiene la obligación de corregir la falla.  Es común que los aisladores se ensucien con la polución y empiece a haber chispas de 60 Hertzios de frecuencia, que se propagan por todo el espectro, especialmente en HF. Las conexiones defectuosas de las líneas también lo producen.  Personalmente he reclamado con buenos resultados.  Hay que enviar un derecho de petición, bien documentado y dando el sitio aproximado donde se genera la interferencia. Existen varios detectores en el mercado.  MFJ tiene uno de bajo precio que funciona bien. Si el ruido es eléctrico, cíclico y permanente, el supresor de ruido del equipo puede servir para disminuirlo. Si es ocasionado por estática, no hay solución.  Otros ruidos producidos por ascensores, motores, computadores  o equipos médicos, son difíciles de suprimir porque no hay una forma legal para obligar a los propietarios de los equipos para que resuelvan el problema, que por lo regular se debe a instalaciones defectuosas o equipos en mal estado.

Pregunta: Quiero mejorar mi estación, por dónde empiezo ?

Sin duda alguna, mejorando el sistema de radiación o antena.  Lo primero, aumentando la altura y bajando las ondas estacionarias si las tiene alta.  Cuando se aumenta la altura, se mejora el patrón de radiación y queda más libre de obstáculos.  Los obstáculos como árboles y edificios bloquean los campos electromagnéticos. Si es posible, se deben sobrepasar.

Si requiere balun, colocárselo sin duda alguna. Para las bandas altas, usar una antena direccional, la mejor que podamos comprar con el presupuesto disponible.  Es la mejor inversión.

Recuerden que la ganancia que se obtiene en la antena es para la recepción y la transmisión.  En antenas, el tamaño si es muy importante.

También se deben revisar las líneas de transmisión o cables coaxiales.  Que estén en buen estado, sin humedad.  Un cable coaxial dura muchos años si ha sido bien  tratado.

Ayer escuché en la tarde una estación de Puerto Rico, NP4A, con 35 dB de señal.  En el portal de internet  están las descripciones de las instalaciones.  Estaba transmitiendo con una direccional de 4 elementos para 40 metros, a más de 20 metros de altura. 

Lograr esta señal con un dipolo, requiere muchos kilovatios de potencia. Cuando pasamos de 100 vatios a 1000 vatios, se logran 10 decibeles de aumento de señal. Si queremos aumentar otros 10 decibeles, se requieren 10.000 vatios, lo cual no es permitido y sería excesivamente costoso.  Lo más económico y práctico es mejorar esos 10 decibeles de ganancia en la antena y el beneficio es tanto para la transmisión como para la recepción de las señales.

Pregunta: Ya mejoré la antena, con qué debo seguir ?

Sin duda, seguir con el audio. Lograr que sea personal, penetrante y que el equipo nos produzca en los picos la totalidad de la potencia ofrecida por el fabricante. Lo primero es ensayar con diferentes micrófonos.  El micrófono más costoso, con letras doradas y de edición limitada, no necesariamente nos produce el mejor resultado. Otra solución es adquirir un equalizador y ajustar el audio a voluntad.

Pregunta: Qué más puedo hacer para mejorar la estación ?

Colocar un amplificador lineal.  Mejorará la señal que nos reportan. Si tenemos 100 vatios y colocamos un lineal de 400 vatios, aumentará nuestra señal en 6 dB. Es decir una unidad S.  Por ejemplo, de S8 pasamos a S9. Cuando hay malas condiciones o ruido, esa diferencia puede ser importante.  En concursos, cuando hay muchas estaciones en la misma frecuencia, rige la ley del más fuerte y el lineal es necesario, ojalá de 1000 vatios. Un lineal puede hacer la diferencia entre hacer un DX o no poderlo hacer después de gritar dos horas.

Pregunta: Ya hice todo lo anterior, qué más me falta ?

Colocar un buen medidor de ondas reflejadas y potencia de salida.  Es muy útil para saber en todo momento como está nuestra antena y con qué potencia estamos transmitiendo.  Son muy cómodos los de dos agujas cruzadas que nos indican todo a la vez.

Y mi última recomendación, si disponemos de los recursos necesarios, es cambiar el transceptor por uno más moderno.  Los equipos actuales tienen mejores especificaciones, especialmente en el receptor.  En la transmisión no hay muchas diferencias.  No es posible distinguir la transmisión de un equipo Collins de los años 60 y un equipo último modelo. Pero otros más populares y económicos  transmiten como los modernos, pero se distinguen después de unos minutos, porque varían ligeramente su frecuencia con el tiempo.

El espectroscopio que tienen todos los equipos modernos es muy útil y nos permite escoger frecuencias que no estén interferidas, encontrar rápidamente las estaciones DX, etc.  Los filtros modernos suprimen la mayoría de las interferencias,  no se saturan fácilmente, tienen procesamiento digital de la señal y suprimen el ruido de fondo considerablemente. El ruido eléctrico prácticamente lo suprimen. Incluyen el sintonizador de antena. Decodifican las señales de RTTY.  Incluyen la banda de 6 metros. Algunos tienen dos receptores independientes, lo cual es muy útil para concursos.  Tienen conexión para computador y manejo remoto. Hay equipos de muchos precios, tamaños y colores.

ICOM acaba de introducir el modelo IC 7300, diseñado completamente.  No es una modificación de los anteriores. Tiene pantalla táctil como las tabletas o celulares,  muy fácil de operar, incluye el sintonizador, muy compacto y a un precio muy razonable.  En el sitio eHam reviews, tiene  80 calificaciones y el promedio es  4.9.  La gran mayoría lo califican con excelente,  y hacen mención a su bajo precio y buenas prestaciones. Es mi recomendado para el que quiera cambiar de tranceptor y darse ese gustico.

Espero que estos puntos tratados les sirvan para mejorar sus instalaciones y la operación de los equipos.  Si hay alguna duda o desean una ampliación sobre los temas anteriores, con gusto los atenderé.  Le paso el cambio a Iván para que coordine si hay preguntas.  Muchas gracias por su atención.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.