0

¿Qué es y para que sirve un sintonizador de antena?

Una unidad de sintonización de antena, ATU o sintonizador de antena es un elemento que consta de inductores y condensadores que se utilizan para sintonizar una antena para que coincida con el alimentador y reduzca la SWR.



Las unidades de sintonización de antena, ATU o sintonizadores de antena generalmente están asociadas con transmisores y receptores de HF utilizados para la comunicación por radio y otras aplicaciones. Los sintonizadores se pueden usar de varias maneras: donde un elemento de antena se encuentra con el alimentador, o dentro del alimentador cerca del transmisor.

Su propósito básico es asegurar que la impedancia del sistema de antena coincida con la del transmisor o receptor y, por lo tanto, se logre el rendimiento óptimo.

Los transmisores de semiconductores modernos son muy susceptibles al daño causado por los altos niveles de SWR y, por lo tanto, deben presentarse con una buena compatibilidad de impedancia. El sintonizador de antena / ATU permite que esto se logre y, como resultado, es una parte esencial de muchas estaciones de comunicación de radio utilizadas para transmisión, comerciales, militares y radioaficionados.

Los transmisores de válvulas o tubos de vacío más antiguos fueron más capaces de soportar los altos voltajes y niveles de corriente que pueden ser causados ​​por los altos niveles de potencia reflejada. Sin embargo, todavía se beneficiaron de los niveles de pérdida más bajos que la correspondencia adecuada proporcionaba para cualquier sistema de comunicación por radio.

Un típico sintonizador de antena de banda de radioaficionado HF (MFJ-901B)
Un típico sintonizador de antena de banda amateur HF ajustado manualmente

La necesidad de sintonizadores de antena / unidades de sintonización de antena

El sintonizador de antena o la unidad de sintonización de antena es un elemento clave de muchas estaciones de radio y radiodifusión profesional de radioaficionado y radioaficionados.

Cada antena, alimentador y transmisor y receptor tiene lo que se denomina impedancia característica. Para la mayoría de las aplicaciones comerciales, profesionales y de radioaficionado, el estándar es de 50 Ω.

Se encuentra que para una transferencia de potencia máxima, la impedancia de la fuente y la carga debe ser la misma. Si este no es el caso, entonces no se puede transferir toda la energía disponible.

Normalmente es bastante fácil hacer coincidir el transmisor o el receptor con el alimentador. Ambos pueden ser diseñados para ser de 50Ω, y esto no es un problema.

Sin embargo, la impedancia de una antena puede variar considerablemente dependiendo de sus características y la frecuencia, a menudo hay elementos inductivos y capacitivos para la impedancia general de la antena.

Si hay una falta de coincidencia entre el alimentador y la antena, entonces no se puede transferir toda la energía disponible. Como la energía no puede simplemente desaparecer, la energía que no se puede transferir tiene que ir a algún lado, por lo que se refleja a lo largo del alimentador, configurando ondas estacionarias de voltaje y corriente.

Cuando estas ondas estacionarias llegan al transmisor, los picos de corriente y voltaje pueden dañar los dispositivos de salida del transmisor. Para evitar que esto suceda, muchos transmisores tienen circuitos de protección que reducen la salida del transmisor a un nivel en el que el transmisor no se dañe.

Tener una comprensión básica de las ondas estacionarias ayuda a comprender el funcionamiento de las antenas y la necesidad de sintonizadores de antena. Permite hacer lo mejor de cualquier antena utilizada para cualquier comunicación por radio.

Nota sobre la relación de onda estacionaria, SWR y VSWR:

Las ondas estacionarias a menudo se asocian con alimentadores de RF, y se generan cuando hay una falta de coincidencia entre la impedancia del alimentador y la impedancia de carga. En el emparejamiento de emisor, la potencia se refleja y las tensiones y corrientes combinadas de la potencia directa y reflejada forman ondas estacionarias a lo largo del alimentador.

¿Qué es un sintonizador de antena?

Un sintonizador de antena o unidad de sintonización de antena es una red de inductores y condensadores variables que pueden modificarse para contrarrestar los efectos de los elementos inductivos y capacitivos de la antena con el objetivo de hacer que la antena aparezca como una carga resistiva de 50Ω.

Hay varios circuitos que se pueden usar para sintonizadores de antena, cada uno con sus propios atributos. Varían desde configuraciones simples de L con un inductor y un condensador a otros tipos con más componentes.

  • Sintonizadores de antena de red L:   aunque hay ocho redes L diferentes que se pueden usar en teoría, hay cuatro que se usan más ampliamente que el resto. Como su nombre podría sugerir, consisten en un elemento en serie con la línea y otro en el suelo.
    La red L utilizada para sintonizadores de antena tiene uno de los elementos que pasan de la línea a tierra, así como el elemento de serie como se define en la tabla a continuación.ELEMENTO DE ENTRADA A TIERRAELEMENTO DE SERIEELEMENTO DE SALIDA A TIERRACARACTERISTICASInductorCondensador- -La impedancia de paso alto aumenta- -CondensadorInductorPaso alto paso abajoCondensadorInductor- -Paso bajo paso arriba- -InductorCondensadorPaso bajo paso abajo
    Normalmente, la opción de paso bajo se usa para sintonizadores de antena porque esto proporciona una atenuación adicional de los armónicos. Un sintonizador de antena de red L descendente de impedancia típico tiene la forma que se muestra en el siguiente diagrama.
    Circuito sintonizador de antena paso a paso de baja impedancia de red LLa versión de aumento de impedancia del sintonizador de antena de red L es muy similar y tiene el condensador variable en el lado de entrada, es decir, el conectado al receptor o transmisor.
    Circuito sintonizador de antena paso a paso de impedancia baja de red LA menudo, los sintonizadores de antena automáticos utilizan esta forma de red con un inductor de conmutación en serie y un condensador de conmutación que puede dirigirse a la salida de la salida dependiendo de si la impedancia de la antena está por encima o por debajo de la impedancia del alimentador de entrada.
  • Redes de sintonizador de antena de sección Pi:   como su nombre lo indica, estas redes de sintonizador de antena tienen tres elementos: un elemento de serie y otro elemento del otro tipo desde la línea a tierra, tanto en la entrada como en la salida.

    Con un inductor en serie y dos condensadores a tierra: uno en la entrada y otro en la salida, esta configuración forma un filtro de paso bajo que proporciona una atenuación adicional de los armónicos más allá de la que proporciona el transmisor.

    Este formato de coincidencia de pf se usó ampliamente como sintonización de salida para transmisores basados ​​en válvulas de tubos antiguos. Hoy en día, la red Pi no es popular para usar una red coincidente en sintonizadores de antena porque los condensadores variables requeridos en el circuito se vuelven grandes y grandes para las frecuencias más bajas en la parte de HF del espectro y son costosas. En consecuencia, este tipo de sintonizador no se usa normalmente para aplicaciones de radioaficionado, ya que la mayoría de los sintonizadores de antena están diseñados para cubrir todas las bandas entre 160 metros y diez metros.
  • Red de sección T:   el sintonizador de antena de sección T que utiliza un solo inductor es capaz de igualar un amplio rango de impedancias de antena e introduce poca pérdida. Como resultado, ha sido popular en varias ocasiones. En realidad, es una configuración de paso alto, que no proporciona ninguna atenuación de armónicos. También requiere que los condensadores variables estén flotando, es decir, ninguno de los extremos esté conectado a tierra, y esto requiere elementos de aislamiento mecánicos adicionales para que los condensadores estén montados no conectados a ninguna placa de tierra, y también se necesitan disposiciones especiales de husillo de aislamiento. Esto reduce el atractivo de este tipo de sintonizador de antena.
    Circuito sintonizador de antena de paso alto de red T
  • Transmatch SPC:   El sintonizador de antena de condensador paralelo SPC o serie o transmatch utiliza una configuración que actúa como un sintonizador coincidente y actúa como un filtro de paso de banda. Este elemento de preselección para este tipo de sintonizador de antena es particularmente útil en bajas frecuencias donde algunas señales de transmisión muy fuertes pueden sobrecargar el extremo frontal del receptor.

    En el circuito, hay un punto central al que están conectados todos los componentes. El condensador C1 proporciona la correspondencia variable con el transmisor. El condensador C3 proporciona la correspondencia variable con la antena. La combinación del inductor, L1 y el condensador C2 proporciona un circuito de tanque sintonizado a la resonancia de la frecuencia requerida y, por lo tanto, permite rechazar las señales fuera de banda.

    Aquí podría mostrarse como conmutado, aunque puede usarse uno continuamente variable, aunque son mucho más caros. La variabilidad de la bobina permite que el filtro de paso de banda se ensanche o se estreche y garantiza que la combinación C2 / C3 sea capaz de coincidir con la antena al tiempo que se sintoniza la frecuencia de operación para el enlace de comunicación de radio bidireccional.Configuración típica del sintonizador de antena de red SPC

Existen muchos otros formatos para sintonizadores de antena, pero los que se describen muestran algunos de los tipos más populares.

Ubicación del sintonizador de antena

La posición ideal para la ubicación del sintonizador de antena es en el punto donde la antena es alimentada por el alimentador. De esta manera, la antena se puede adaptar a la antena y en todo el sistema hay buenas coincidencias y los niveles de SWR son bajos.

Sintonizador de antena / unidad de sintonización de antena ubicada en el punto de alimentación de la antena
Sintonizador de antena ubicado en el punto de alimentación de la antena

Desafortunadamente, no siempre es fácil ubicar el sintonizador de antena en el punto donde se alimenta la antena. Esto puede estar a cierta distancia del transmisor, e incluso podría estar en una posición que no sería accesible.

En estas circunstancias, el sintonizador de antena puede ubicarse cerca del transmisor, incluso cuando se usa un alimentador coaxial para conectar el sintonizador a la antena.

Es un error común pensar que una alta relación de onda estacionaria en sí misma causa pérdida. Esto no es verdad. Cuando existe una alta relación de onda estacionaria, esto resulta de que la energía se refleja a lo largo del alimentador como resultado de una falta de coincidencia. Cuando ingresa al sintonizador de antena, se refleja a lo largo del alimentador a la antena donde se irradia una proporción y parte se refleja nuevamente a lo largo del alimentador.

Incluso con una ROE de 2: 1, solo se refleja el 11% de la potencia y se irradia el 89%.

Sintonizador de antena / unidad de sintonización de antena ubicada cerca del transmisor
Sintonizador de antena ubicado cerca del transmisor

El alimentador de alambre abierto se usa a menudo para antenas donde hay altos niveles de potencia reflejada en el alimentador. Como las pérdidas en el alimentador de alambre abierto son muy bajas, esto no es un problema. Para el cable coaxial, las pérdidas son mayores, pero si se utiliza un cable de baja pérdida de alta calidad, entonces las pérdidas generales son aceptables.

Siempre que el cable coaxial pueda funcionar con los niveles más altos de voltaje y corriente causados ​​por el alto SWR, entonces esto es bastante aceptable. El problema principal es evitar que el transmisor vea una SWR alta, ya que esto podría dañar la salida, o los circuitos de protección reducirán la potencia de salida.

Por consiguiente, es bastante aceptable usar un sintonizador de antena o una unidad de sintonización de antena cerca del transmisor y no en el punto de alimentación de la antena.

Vale la pena colocar un medidor VSWR en la línea para monitorear el nivel real de ondas estacionarias vistas por el transmisor. Nota: puede que no se requiera un medidor separado si se incorpora uno al transmisor, a menos que sea más conveniente monitorear el nivel por separado.

diagrama básico del transmisor, medidor VSWR, ATU & amp;  antena para aprender a usar un medidor VSWR
Incorporación de una ATU en un sistema de alimentación del transmisor con un medidor VSWR

Los sintonizadores de antena son elementos esenciales del equipo para cualquier sistema de comunicaciones por radio HF. Aunque los principios son válidos para VHF y superiores, los tipos de antenas y técnicas utilizadas significan que normalmente no se requieren sintonizadores de antena.

Para HF, los sintonizadores de antena permiten transferir la máxima cantidad de energía a la antena, ya sea que se use un transmisor de baja potencia o uno de alta potencia. En consecuencia, los sintonizadores de antena se usan ampliamente para todas las formas de comunicación de radio bidireccional, así como para la transmisión, monitoreo y una variedad de otras aplicaciones para la radio HF.

Cómo comprar el mejor sintonizador de antena

Hay una amplia selección de sintonizadores de antena y no siempre es fácil seleccionar el mejor para su aplicación en particular; consulte nuestra guía con consejos y sugerencias útiles.



Hay una amplia selección de sintonizadores de antena o unidades de sintonización de antena, ATU disponibles en el mercado de radioaficionados para comprar.

Presentado con la selección disponible, no siempre es fácil saber cuál seleccionar y si todas las opciones que ofrecen las más caras se utilizarán realmente y valdrán la pena.

También es aconsejable hacer un sintonizador de antena en lugar de comprar uno, ya que hay muchos circuitos disponibles.

Típico sintonizador automático de antena dentro de una estación compacta de radioaficionado
Típico sintonizador automático de antena como parte de una simple estación de radioaficionado

Al seleccionar un sintonizador de antena / unidad de sintonización de antena, ATU para comprar hay varios puntos que pueden ser de interés:

  • Cobertura de frecuencia:   las unidades de sintonización de antena / sintonizadores de antena generalmente están destinados a la operación de banda de HF, pero antes de comprar uno, vale la pena verificar que cubra las bandas que se requieren. Normalmente cubren las bandas de HF, ya sea 160 metros a 10 metros u 80 metros a 10 metros, pero algunas también cubren 6 metros, etc.
  • Capacidad de potencia:   hay muchos ATU / sintonizadores de antena diferentes disponibles. La potencia nominal es un parámetro importante, especialmente si se prevé una operación de alta potencia. Las de alta potencia funcionarán igualmente bien con bajas potencias, pero es importante asegurarse de que no se exceda la potencia nominal. Los interruptores, bobinas, etc. pueden sobrecalentarse o producirse un arco eléctrico si se excede la potencia nominal. Como algunos sintonizadores de antena están diseñados para funcionar con QRP de baja potencia, estos no deben usarse para niveles de potencia superiores a unos pocos vatios.

    También es prudente tener cuidado con la sobrecarga de los sintonizadores automáticos: usan relés de láminas dentro de sus circuitos para proporcionar la conmutación, y la sobrecarga de estos relés puede provocar daños, posiblemente el relé se suelda cerrado. En vista de esto, es aconsejable verificar la capacidad de manejo de potencia del sintonizador de antena antes de comprar.
  • Manual o automático:   en los primeros días de la radioafición, todos los sintonizadores de antena eran manuales y a menudo aumentaban las perillas de control tardías en el panel frontal para un ajuste fácil y preciso de los condensadores variables; a menudo también se usaba un interruptor grande, ya que coincidía con las perillas de los condensadores y también los interruptores tendían a ser grandes para soportar el poder.

    Hoy en día, muchos sintonizadores de antena disponibles para comprar pueden conectarse al transceptor y sintonizarse automáticamente para proporcionar la mejor combinación con solo presionar un botón. Dentro de la unidad del sintonizador, contienen una serie de inductores y condensadores fijos. Una serie de relés de láminas bajo control por microprocesador o microcontrolador, luego conecta los condensadores e inductores correctos para obtener la mejor combinación. Mientras esto sucede, el transceptor está configurado para proporcionar un bajo nivel de potencia para permitir que el sintonizador detecte la coincidencia correcta. Todo esto lleva solo unos segundos y es mucho más rápido que tratar de lograrlo manualmente.
    • Verifique que su transceptor sea compatible:   cuando compre un sintonizador de antena / ATU automático, verifique que su transceptor particular sea compatible. La mayoría de los posteriores de los principales fabricantes, Kenwood, Icon y Yaesu lo serán, pero compruebe. También se requieren diferentes opciones para los diferentes fabricantes. Este es típicamente un cable de control de interconexión diferente, y puede haber un enlace para cambiar dentro del sintonizador de antena.
    • Tiempo de sintonización:   El tiempo de sintonización es otra especificación que se da y vale la pena echarle un vistazo al comprar un sintonizador de antena. A menudo puede durar hasta quince segundos, pero normalmente será menos. La especificación para el sintonizador particular se proporcionará en toda la literatura de sakes. Incluso a los quince segundos, el tiempo de sintonización real es mucho menor que si se hiciera manualmente, por lo que esto es muy bueno.
    • Potencia para sintonizar:   Todos los sintonizadores de antena automáticos requieren algo de energía para poder sintonizar. Detectan el nivel de SWR y luego lo reducen. En consecuencia, el transmisor necesita ser activado. Normalmente esto se hace usando un bajo nivel de potencia para evitar daños a la salida del transmisor y para reducir la interferencia. En general, cuanto más bajo, mejor, pero a menudo puede ser de alrededor de diez vatios más o menos, y proporciona una verificación cuando está en transmisión normal.
    • Memorias de sintonización: los   sintonizadores de antena automáticos generalmente tienen memorias para que puedan conservar la configuración de ciertas frecuencias. A menudo pueden tener unos pocos miles de recuerdos, y algunos pueden tenerlos segregados para diferentes antenas. Si se pueden usar varias antenas, vale la pena verificar cómo funcionan y si la operación satisfará sus necesidades.
  • Rango de coincidencia de impedancia: a   pesar de algunas de las exageraciones, no todas las ATU pueden coincidir con todas las antenas. Tienen un rango de impedancia sobre el que pueden coincidir. Antes de comprar, verifique qué es esto y opte por el mejor. Por lo general, no es posible saber exactamente qué rango de impedancia presentará una antena en todas las condiciones, pero adivine bien. Seleccione el que ofrezca el mejor rango, etc.

    Los diferentes sintonizadores de antena podrán proporcionar una coincidencia en diferentes rangos. Los ejemplos incluyen el MFJ928 y el MFJ939, que proporcionan una coincidencia en el rango de 6 a 1600Ω. Otros sintonizadores de antena podrán coincidir en diferentes rangos, por lo que debe hacerse un juicio. Las antenas como los dipolos resonantes estarán relativamente cerca de 50Ω cuando se operen en su banda prevista, pero otras antenas, especialmente las alimentadas por el extremo, o dobletes, etc. tendrán una impedancia que podría ser mucho más variable.
  • Equilibrado o desequilibrado: el   cable coaxial es un alimentador desequilibrado, y a menudo las ATU / sintonizadores de antena coincidirán de desequilibrado a desequilibrado. Si está utilizando una antena balanceada que usa un alimentador doble / balanceado, necesitará una ATU que lo admita, o puede usar un balun adicional.

    Las antenas balanceadas son típicamente aquellas que se alimentan con un alimentador balanceado como gemelo, alambre abierto, etc. Ninguno de los lados del alimentador está conectado a tierra y, por lo tanto, se denomina balanceado. Las antenas alimentadas con cable coaxial no están balanceadas ya que un lado del alimentador actúa como la tierra.

    Las antenas que admiten antenas desequilibradas tendrán una toma coaxial para la salida a la antena. Los sintonizadores de antena que admiten la operación desequilibrada tendrán dos terminales a los que se conectan los dos cables del alimentador abierto.

    En estos días, el uso de antenas balanceadas no es tan común como solía ser. Traer un alimentador equilibrado a la casa puede hacer que el saldo se degrade y aumenten las pérdidas. En consecuencia, una solución más habitual es usar un alimentador coaxial en la salida del sintonizador de antena y luego usar un balun en la antena o donde el alimentador transita entre balanceado y no balanceado.
  • Confiabilidad:   La confiabilidad del sintonizador de antena es de gran importancia al comprar un sintonizador de antena, pero es uno de los puntos más difíciles de juzgar. Lamentablemente, sin la experiencia de las personas que los han usado, es un punto difícil de juzgar. La mayoría de los sintonizadores manuales son relativamente confiables: el problema principal son los interruptores. Si se tratan bien, no se cambian cuando la energía los atraviesa (tampoco es buena para el transmisor), y la energía se mantiene dentro de los límites, estos sintonizadores de antena pueden continuar durante muchos años.

    Los sintonizadores automáticos pueden ser un poco más problemáticos, pero la mayoría son muy confiables. Reducen la potencia del transmisor y atraviesan una variedad de posiciones: esta conmutación utiliza relés de láminas que tienen una vida útil muy larga. Nuevamente, no se debe pasar una potencia excesiva a través de ellos; de lo contrario, los relés de láminas se pueden dañar.

    Para obtener una buena visión de la confiabilidad, es mejor consultar las revisiones de los equipos y los comentarios de quienes los han usado. Además, no olvide que generalmente obtiene lo que paga.

Mario

Amante de la radio.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *