Cuando un transmisor de RF genera una señal para ser lanzada al espacio, el problema redunda en transmitir esa energía a una carga, que en nuestro caso es al elemento radiante, nuestra antena.
Para una comprensión sencilla, una línea de transmisión es la parte del circuito que provee la conexión directa entre el generador y la carga.
Las líneas de transmisión pueden ser realizadas de diferentes formas. Las mas comunes son las líneas de transmisión formadas por cables paralelos o por cables coaxiales.
Las líneas de transmisión formadas por cables paralelos tienen la ventaja de que su construcción es sencilla, pero las perdidas por radiación a la atmósfera son altas y por tanto, susceptibles de recoger ruidos.
Línea Bifilar
Las líneas de transmisión formada por coaxial, se componen de un conductor central y una malla conductora alrededor de este, separados por un aislante (ptfe, pvc, etc). La malla conductora hace de pantalla y evita que la señal de RF sea radiada a la atmósfera, así como impide que posibles señales externas interfieran con la que está siendo transmitida por el cable.
Línea coaxial
Como ya hemos visto, La impedancia característica de una línea de transmisión es el valor de la relación entre el voltaje y la corriente en la línea si hipotéticamente, ésta tiene una longitud infinita o tiene conectada en sus terminales una impedancia igual a su impedancia característica, por lo que si conectamos un generador cuya impedancia es igual a la de la impedancia característica de la carga conectada, no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancia, siendo en este caso la transferencia de energía máxima.
Una línea de transmisión normalmente suele ser bidireccional, es decir la potencia puede propagarse en ambas direcciones; si es desde el generador a la carga, o si es de la carga al generador (voltaje incidente o reflejado), e igualmente ocurre con las corrientes.
Por lo tanto, con la potencia ocurre lo mismo. Para una línea infinitamente larga, toda la potencia incidente se almacena por la línea y no hay potencia reflejada. Si además, la línea se termina en una carga resistiva, igual a la impedancia característica de la línea, la carga absorbe toda la potencia incidente.
La potencia reflejada es la porción de la potencia incidente que no fue absorbida por la carga. Por lo tanto, la potencia reflejada nunca puede exceder la potencia incidente.
La potencia reflejada es la porción de la potencia incidente que no fue absorbida por la carga. Por lo tanto, la potencia reflejada nunca puede exceder la potencia incidente.
Esto nos lleva al concepto coeficiente de reflexión, entendido como la cantidad vectorial que representa a la relación del voltaje reflejado al voltaje incidente, o corriente reflejada a la corriente incidente.
Pues bien, derivado de este coeficiente de reflexión, da lugar a otra característica de las líneas de transmisión, que son las ondas estacionarias, SWR o ROE (Relación de Ondas Estacionarias),"La relación de onda estacionaria (SWR o ROE), se puede definir como la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. Básicamente es una medida de la falta de compensación entre la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión."
Un factor importante en las líneas de transmisión es que la velocidad de la señal en la línea de transmisión es más lenta que la velocidad de una señal en el espacio libre. Esta fracción se conoce como Factor de velocidad, y dependerá del aislante que separa los dos conductores de la línea de transmisión.
La velocidad a la que viaja una onda electromagnética, en una línea de transmisión, depende de la constante dieléctrica del material aislante que separa los dos conductores. Así, distintos materiales aislantes tienen distintos factores de velocidad, por ejemplo el aire entre 0,95 y 0,97, o el ptfe 0,70, o el polietileno en 0,66. Este dato es importante a la hora de calcular, por ejemplo, stubs de 1/4 de onda.
Las líneas de transmisión también presentan perdidas. Estas pueden ser debidas a varios factores, y entre ellos:
- Por resistencia del propio conductor
- por radiación (cuando coinciden con la longitud de onda, actuando como antena)
- Por calentamiento del conductor (calor en forma de energía)
- Por acoplamientos entre conductores (tales como conexiones entre conductores, en donde se pierde energía).
- Por arco eléctrico entre conductores (cuando por exceso de voltaje, se origina una tensión de ruptura del aislante entre los mismos).
Asimismo, las líneas de transmisión tienden a atenuarse con el tiempo, por envejecimiento, humedad, u otros factores.
Por ello, en nuestros baluns o ununs, también debemos respetar los principios de una línea de transmisión, ya que forman parte de la misma.
Conclusiones y consideraciones:
- Procurar que la impedancia característica de los conductores de la línea sea la adecuada a la impedancia de la carga.
- Realizar las conexiones lo mas cortas posibles para evitar perdidas y desadaptaciones innecesarias.
- Si la línea de transmisión es muy larga, se producirán muchas perdidas, y por tanto la potencia que llegará a la carga será muy poca, obteniendo una potencia reflejada también inferior. Esta es una medida falsa ya que aun teniendo una línea desadaptada, nos dará una lectura de ROE aceptable pero falsa.
- Realizar las mediciones necesarias en el punto de alimentación de la antena o carga. Al instalar un dispositivo como un choke o un balun/unun, estas mediciones deben ser igualmente en el punto de alimentación. Medir la línea mediante un cable coaxial de 25 metros por ejemplo, puede darnos lecturas falsas y no manifestar la existencia de potencia reflejada debido, entre otros, a las perdidas de la línea.
- Tener muy en cuenta el voltaje de ruptura de nuestra línea, es decir, de la posibilidad de un salto de arco voltaico ente conductores. Los distintos fabricantes tienen tablas al respecto. En mi caso, la utilización de ptfe en la construcción de los dispositivos, incrementa el voltaje de ruptura entre los conductores.
- Aíslar bien eléctricamente las conexiones entre conductores, o entre conductor y conector, protegiendo contactos, conexiones o soldaduras en la medida de lo posible.
Fuentes utilizadas:
- yv5apf.blogspot.com
- http://wndw.net
- monografias.com