LINEAS DE ENFASADO DE DIPOLO

Habitualmente cuando deseamos colocar una suma de 2 o más dipolos de media onda en formación colineal o un par de yagis apiladas recurrimos a las llamadas "líneas enfasadoras" o "arneses". La confección de tales líneas es sumamente sencilla desde el punto de vista eléctrico.

Es ciertamente incorrecto llamarlas "líneas de enfasado", lo más acertado sería denominarlas "Líneas de distribución de potencia", ya que la llamada puesta en fase de las antenas depende también de otros factores importantes.

El principio es muy sencillo:

Cada dipolo se ajusta independientemente para una relación de ondas estacionarias de 1:1 sobre una línea de 50 Ohms, de esta manera su impedancia será efectivamente: 50 Ohms resistivos (50 + j0). La cuestión es colocarlos eléctricamente "en paralelo" pero, si hiciéramos eso con una línea de 50 Ohms en cada uno, al unirlas entre si se obtendría 25 Ohms (para dos), con lo cual el nuevo conjunto estaría desadaptado respecto de la línea de bajada estandar de 50 Ohms.

Si en cambio se aprovecha la propiedad que poseen las líneas de trasmisión de comportarse como transformadores de impedancia bajo ciertas circunstancias, se puede resolver la situación muy sencillamente.

Para adaptar dos impedancias resistivas puras, basta con emplear una línea de 1/4 de onda (o múltiplo impar de cuartos de onda) que posea una impedancia igual a: LA RAIZ CUADRADA DEL PRODUCTO DE LAS IMPEDANCIAS QUE SE DESEA ADAPTAR.

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Zl = Ö Z1 x Z2 (ec.1)

Siendo Z1 y Z2 los valores de las impedancias que deseamos adaptar (que pueden ser números complejos). Para el caso de dos impedancias que sean puramente resistivas la ecuación se transforma en:

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Z1 =  Ö R1 x R2 (ec. 2)

Nótese que si mediante algún método podemos llegar a transformar la impedancia (más propiamente resistencia) de cada dipolo de 50 a 100 Ohms, podríamos "conectarlos en paralelo" obteniendo nuevamente los 50 W  necesarios para conectar el conjunto a nuestro trasmisor. Si se efectúa la cuenta indicada en la ec. 2 se encuentra:

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Zl = Ö 100 W x 50 W  = 70,71 W

Valor que se aproxima mucho al de las líneas tipo RG-59 o RG-11 de 75 Ohms. Se ve entonces que, conectando a la antena de 50 Ohms un trozo de coaxil de 75 Ohms de 1/4 de onda, en su otro extremo este coaxil presenta una impedancia de 112,5 Ohms, pudiéndose efectuar una unión (centro-centro; malla-malla) entre dos de ellos para obtener 56,25 Ohms, valor muy próximo a 50 Ohms que adaptará  muy bien con una ROE < 1,2 : 1.

Puesto que este punto presenta casi 50 W, puede considerárselo como si fuera "una antena" y reiterar el procedimiento para sumar otro grupo de antenas como se ilustra:

Nótese que si aplicamos la ec. 2 para obtener el valor de impedancia de la segunda línea adaptadora, se obtiene:

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Zl =  Ö 56,25 W x 100 W = 75 W ¡exactos...!

Donde se lea "línea de 75 W de 1/4 de onda" puede reemplazarse por "línea de 75 W  de 1/4 de onda o múltiplo impar de 1/4 de onda (1; 3; 5; 7; etc). Normalmente no podrán emplearse líneas de 1/4 para sumar dipolos verticales pues su longitud no alcanza para unirlos, debiendo utilizarse 5/4 o 7/4; ello implica tener buen cuidado en la medida para evitar la suma de errores. Debe tenerse presente que en un coaxil, el cuarto de onda es menor que en el espacio libre, pues la velocidad de propagación de la onda en su interior es menor, dependiendo del dieléctrico, de modo que el cuarto de onda se calculará como:

1/4 de onda en coaxil = (75 * Velocidad de fase) / frecuencia (ec. 3).

Si la frecuencia se expresa en MHz el resultado estará dado directamente en metros. La velocidad de fase es habitualmente 0,66 para dieléctrico de polietileno sólido (el común del RG-8, semitransparente) o 0,89 para el de espuma (foam, generalmente blanco). Nótese que para sistemas de muy bajas pérdidas resulta particularmente útil el tipo rígido empleado en troncales de TV por cable  que posee justamente 75 W, aunque resultará relativamente complicada su manipulación ya que estos cables, ¡no son cables!, sino un tubo metálico de Aluminio con un conductor central generalmente de Aluminio con un depósito superficial de Cobre.

Ejemplo: Cable tipo RG-213/U; frecuencia 146 MHz =>

1/4 de onda en coaxil = (75 x 0,66) / 146 = 0,339 m (33,9 cm)

   Debe prestarse especial atención a las uniones, especialmente en frecuencias de 30 MHz o superiores pues introducen pérdidas tan apreciables que pueden deteriorar esos valiosos dB esperados de la formación (he visto rendir muchas formaciones de 8 dipolos, menos que una de 4 en antenas comerciales que esconden la unión en un elegante bloque de plástico). En 144 MHz el empleo de uniones con las conocidas "T" coaxiles da pobres resultados (siempre tener cuidado con ciertas "T" que se venden en nuestro mercado pues emplean un resorte en su conexión interna que se comportará como un verdadero choke de radiofrecuencias en FME y superiores).

   Es preferible confeccionar una unión casera con planchuelas de bronce formando un "sandwich", al que se lo taladra en una agujereadora de banco para dar cabida a una unión "T" lo más perfecta posible (dejo a criterio del lector imaginar "cómo" luciría una unión "T" en coaxil perfecta).

   Dije antes que estas líneas deben considerarse distribuidores de potencia, ya que la puesta en fase depende de la instalación de las antenas en si. Esto es especialmente cierto con los dipolos. Suponga dos de ellos con adaptación "Gamma" instalados, uno con el Gamma hacia arriba, y otro con el gamma hacia abajo. Si se conectaran estos dipolos con un dispositivo como el mencionado, el resultado sería ¡una irradiación nula!; porque las antenas no estarían en fase sino en CONTRAFASE. Si fuera conveniente instalarlos de este modo por alguna razón, podría igualmente aplicarse el concepto si se toma el recaudo de adicionar a la línea de 75 W, proveniente de uno de ellos, un trozo de 1/2 Onda en línea, de 50 W  para invertir la fase los 180 grados necesarios para que los campos electromagnéticos se sumen aditivamente.

   Un detalle interesante que merece ser destacado es que, al intercalar entre la antena (que presenta 50 W) un trozo de línea de 75 W, (en este caso de 1/4 de onda), en la línea de 75 W existirán ondas estacionarias de alguna importancia. ¡Son precisamente esas ondas estacionarias las responsables del fenómeno de transformación de impedancias que nos es tan útil para nuestro propósito...! De aquí se desprende que, lejos de ser las "estacionarias" un problema, son en mucha mayor medida una poderosa herramienta aplicable a muchos diseños de ingeniería como el que acabamos de ver.