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Club de Radio Amateur de Jalisco, A.C.

LA TECOLOTITA

Boletín Oficial

AÑO 13 NÚM. 94 Agosto 2002

EDITORIAL

Los Programas de Cómputo desarrollados por Radio Aficionados. Investigando sobre los programas llamados "Freeware" y "Shareware", he observado extraordinarios trabajos, desarrollados por algunos radio aficionados que si han encontrado en la comptadora (ordenador), una herramienta útil para sus propósitos de resolución de cálculos que requieren acciones repetitivas.

Dentro del "hobby" de la radio comunicación de aficionados y principalmente, radio experimentadores, tratamos a menudo con fórmulas matemáticas, que a veces nos han hecho sufrir, sobre todo si no somos muy entendidos con estas disciplinas.

Como ejemplo: los cálculos sobre antenas direccionales, antes del advenimiento de las computadoras, se usaban las calculadoras mecánicas que solamente podían sumar, restar, multiplicar y dividir. Para calcular una raíz cuadrada, logaritmos o funciones algebráicas se tenian que valer los ingenieros, de la regla de cálculo, instrumento que actualmente sólo se ve como una reliquia. Desde luego que no se podía esperar mucha exactitud en los resultados, pero sirvieron muy bien en su tiempo.

Cuando se presentaron las primeras calculadoras electrónicas, empezaron a revolucionar los métodos de cálculo. Por principio de cuentas desaparecieron las reglas de cálculo que en algunos casos llegaban a medir hasta 80 centímetros o más de largo. Luego ya no fue posible que los estudiantes e ingenieros vivieran sin uno de estos artefactos maravillosos. Las primeras apenas tenían las funciones principales, pero algunos meses después llegaron nuevos modelos con funciones matemáticas. Sobra decir que su costo era muy alto.

Actualmente podemos encontrarlas por muy poco precio y en las modalidades más sigulares. Por ejemplo: especiales para ingenieros civiles, para arquitectos, para electrónicos, para contadores, para banqueros, etc.

Cuando salieron las primeras calculadoras programables, surgieron los primeros escritores de programas que hacían un "hobby" de esta actividad, Luego vinieron las computadoras personales y el campo estaba abierto para que cualquiera que supiera algún lenguaje como Basic o Fortrand, pudiera escribir programas sencillos para cálculos necesarios en electrónica y en especial en radio comunicaciones.

Entre los programas "Freeware y Shareware" hay que distinguir que los freeware son escritos por colegas que no intentan hacer negocio con ellos. Los publican y cualquiera puede emplearlos en sus cálculos. Los shareware tienen la particularidad de que se distribuyen libremente, pero hay que comprar el derecho de usarlos (licencia). Algunos tienen una duración de 30 días y luego no se pueden usar a menos que se compre la licencia.

Me llamaron la atención principalmente los programas basados en Windows que sirven para investigar la línea gris, el rumbo de una estación y adonde dirigir la antena direccional, la búsqueda de ciudades, islas o países en mapamundis con proyecciones azimutales o rectangulares que tienen un trabajo muy interesante y laborioso. Esos mapas sencillamente son espectaculares.

Para radio y electrónica, los hay que calculan desde simples dipolos hasta sofisticados sistemas de antenas para UHF, rebote lunar, satélites, etc. En cuanto a cálculos de circuitos electrónicos, se encuentran los especiales para diseño de circuitos impresos, para diseños digitales, para diseños de circuitos de r.f.. Los cálculos sencillos como los que se usan para corriente alterna, directa, inductancias, etc. a veces no requieren del uso de Windows, sin embargo en DOS hay una buena cantidad de programas muy completos y fáciles de usar. La mayoría de ellos requieren saber algo de inglés técnico y conocer las equivalencias de los términos en idioma español.

Traducir los programas para que sean completamente en español, es muy difícil si no se tiene el código fuente y casi nunca se tiene. Pero tarducir las instrucciones, las órdenes y los términos técnicos si es posible. Así mismo se peden tener impresas para cuando se necesiten.

La mayoría de estos programas requieren que se abra una carpeta con su nombre y se copien todos los archivos a esa carpeta. Luego desde ahí mismo se pueden correr. También puede hacerlo desde el CD que los contenga. Otros sí requieren que se instalen a través de Windows. Valdría la pena que les echaran un vistazo.

Les deseo mucho éxito, 73's y DX

Por Adolfo Romero C, XE1RM

[email protected]

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ARTÍCULO TÉCNICO

Ganancia en antenas sin dolor.

Un método para conseguir buenos niveles de gananacia en sistemas de antenas direccionales es apilarlas. Si son antenas para HF, con polarización horizonta, lo más práctico es poner un par, una sobre otra. Hay quien ha puesto 4, como LU7MAL de Mendoza, Argentina. Pero para frecuencias de VHF y UHF, es más fácil fabricar los arreglos, sobre todo debido a que por lo general la polarización de la señal es vertical y las dimensiones son cortas. Así vemos que 2 antenas se pueden instalar una al lado de la otra. Ver Figura 1.

Los arreglos direccionales que resultan de acoplar 2 antenas, digamos de 11 elementos cada una, añaden 3 dB de ganancia al valor que en si tiene cada antena, vamos a decir que una antena de 11 elementos puede tener una ganancia de 11 dBd (dB sobre dipolo), por lo tanto 2 antenas en "stack" (22 elementos) tendrían 14 dBd, lo cual siginfica una buena ganancia.

Arreglos de apliamientos de 4 antenas de 11 elementos cada una añadirían otros 3 dBd a la figura anterior, por lo tanto, la ganancia que deberíamos esperar es de 17 dBd para ese sistema. Cada vez que doblamos el número de antenas apiladas, ganamos 3 dB.

Nos preguntamos cual es el beneficio de tener una antena de alta ganancia. Ciertamente que los repetidores nos ayudan a que las distancias a cubrir sean mayores sin que nosotros tengamos que preocuparnos por instalaciones costosas, aun un simple "hand held" o "walkie talkie" sería suficiente.

Pero hay algunos radio aficionados que tienen otras inquietudes, por ejemplo: experimentar el "rebote lunar", hacer DX en 2 metros, en 70 centímetros, un repetidor de ATV (amateur TV) donde se requieren sistemas de antenas con altas ganancias, digamos 14 dBd o más.

Hay varios parámetros que debemos considerar con cuidado al diseñar un sistema de antenas apiladas (staked): la frecuencia central del sistema, la distancia entre las antenas apiladas (para la mayor ganancia), los "arneses" de acoplamiento entre antenas, la velocidad de propagación del cable coaxial usado (factor de velocidad) y por supuesto los acoplamientos entre el cable coaxial y las antenas.

Las antenas que vamos a emplear para nuestro sistema deberán ya estar ajustadas a la frecuencia central del sistema. El acoplamiento a una línea de 50 ohms ya definido por medio del sistema que ya se tenga definido. La impedancia deberá ser de 50 ohms en el punto de alimentación de cada antena. NO calcularemos las medidas de las antenas, porque pueden ser adquiridas de fábrica o diseñadas con algún programa especializado. El número de elementos de las 2 antenas es elección del usuario. Vamos a considerar la frecuencia de 432 Mhz. con polarización vertical. Primero veamos cuál va a ser la distancia entra las 2 antenas; la teoría dice que hay una mayor ganancia si la separación de las 2 antenas es entre 3 y 6 medias longitudes de onda. Esto quiere decir que esta distancia no es crítica pero si influye.

El "arnés" construido de coaxial RG-59 o RG-6 (75 ohms) que unirá a las 2 antenas deberá ser una "T" con un múltiplo non de cuartos de longitud de onda a cada lado de la "T", considerando su factor de velocidad. Este arnés debe calcularse para que su longitud sea suficiente para que llegue del punto de alimentación de una antena hasta el punto de alimentación de la otra, pasando a través del "boom" y del separador entre las antenas.

Se usa cable coaxial de 75 ohms, para que al unir las 2 impedancias de 50 ohms de cada una de las antenas con cable de 75 ohms nos de en la unión, una impedancia muy cercana a los 50 ohms del cable coaxial que usaremos en la alimentación desde la "T" hasta el equipo transmisor. Recomendamos usar por lo menos un RG-8 si la distancia no es mucha, pero un cable de menos pérdidas como el Heliax es una buena opción para distancias grandes. La fórmula para calcular las medias longitudes de onda es: L/4 = 75 x Fv / F(Mhz) = .... en metros. Donde:
L/2 es un cuarto de longitud de onda de cable coaxial expresada en metros.
Fv es el factor de velocidad del cable coaxial. 0.8 para el de dieléctrico espuma (foam) y 0.66 para el duro.
F(Mhz) es la frecuencia central del sistema en megahertz.

Para calcular el arnés que unirá a las 2 antenas, primero debemos conocer cuál sería la longitud mínima de cable coaxial requerido para unir las 2 antenas a través de la estructura, luego basaremos nuestros cálculos a la siguiente medida en medias longitudes de onda equivalentes del arnés.

Para este diseño a 432 Mhz. se necesitan 1.80 metros de cable coaxial. Si calculamos que un cuarto de longitud de onda es: 13.89 cms. entonces vemos que hay 0.9 / 0.1389 = 5.75 cuartos de onda de cada lado de la "T", por lo que podríamos usar 7 cuartos de longitud de onda.
Longitud de medio arnés = 7 x 0.1389 = 0.972 metros. (Ver Figura 2)

Para el ajuste del sistema se usa un medidor de potencia o de ondas estacionaria confiable como el Bird 43. Algunos medidores baratos no son confiables a frecuencias altas, especialmente en 70 cms. Después de que las antenas han sido montadas en el mástil separador, que en el caso de antenas con polarización vertical no se verían afectadas si se emplea uno de hierro, sintonize cada una de las antenas por separado para lograr un mínimo de relación de ondas estacionarias o de potencia reflejada en el caso del Bird 43. En este caso, el coaxial de su equipo deberá estar conectado directamente a la antena. El arnés NO deberá estar conectado.

Después que las 2 antenas estén ajustadas propiamente, al conectar el arnés, la relación de ondas estacionaria debería ser buena, pero ligeramente más alta que las lecturas de cada antena indiviadual. En este punto, los ajustes posteriores se deben hacer solamente en una de las antenas, la otra se deja sin retocar. No hay diferencia si usa una o la otra.

Los ajustes de las antenas pueden hacerse cerca del piso, siempre y cuando el sistema apunte al cielo y esté a una buena distancia del piso. Encontré que al subir la antena a la torre o mástil en donde va a ubicarse, los ajustes se mantuvieron dentro de valores adecuados.

73 y DX

Por Adolfo Romero, XE1RM

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