SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 45
Descargar para leer sin conexión
LONGITUD DEL CABLE COAXIAL Y NODOS
Por: Ramón Miranda, YY5RM ( ramon.miranda811@hotmail.com )
Saludos Colegas. Un tema de discusión y controversias comúnmente entre Radioaficionados, es el de
longitudes físicas a usar en cables coaxiales de nuestros sistemas de antenas. Existen diversas opiniones
y argumentos sustentados sobre bases teóricas, en la WEB hay suficiente información técnica sobre el
tema, con alto nivel de ingeniería y donde se demuestra la no dependencia de la longitud a usar en cables
coaxiales. Sin embargo, cuando instalamos estaciones de radio, nos conseguimos con “realidades y
situaciones aparentemente fuera de lógica ( Más notorias en HF de corta longitud de onda )”, las cuales
nos hacen dependiente de la longitud en la línea coaxial, igualmente indicadas en la teoría, fácil de
analizar, e incluso conocidas por muchos Colegas expertos en el área, pero típicamente no la vinculan al
tema.
En la mayoría de estudios y artículos sobre longitudes físicas en líneas de transmisión, emplean
terminología confusa para principiantes, generalizando sistemas ideales y equivocadamente
relacionando con desequilibrios de impedancias, sin vincular el “desplazamiento de la frecuencia de
resonancia original de la antena” y su comportamiento en el espectro, siendo éstas las principales
razones y temas del presente artículo. En oportunidades se empleará un lenguaje familiarmente
comprensible, con sus debidas aclaratorias y enunciados teóricos al inicio del artículo, solo para ROE
inferiores de 2.0, impedancias características de 50 ohmios y velocidades de propagaciones típicas
existentes en el mercado. Esperando sea de utilidad, sirva de herramienta inicial para optimización de
nuestras estaciones de radio y aprendizaje.
INDICE
 Teoría resumida y aplicada al tema ( Son 11 aclaratorias o enunciados ).
1. Perfecto equilibrio de impedancias ( Modo plano )……………………………………………………..Pág. 2
2. Desequilibrio de impedancias ( ROE ó SWR )……………………………………………………………….Pág. 3
3. Longitud eléctrica del cable coaxial……………………………………………………………………………..Pág. 5
4. Factor de pérdida de potencia en el cable coaxial, causado por alta ROE…………………….Pág. 5
5. Variación de impedancia a lo largo de la línea coaxial………………………………………………….Pág. 6
6. Aspectos básicos de la Carta de Smith, solo para sistemas de antenas de 50Ω…………….Pág. 7
7. Línea coaxial de longitud eléctrica que tiende al infinito…………………………………………….Pág. 13
8. Zi = 50Ω, pero con ZL ≠ Zo…………………………………………………………………………………………Pág. 14
9. Frecuencia y longitud de resonancia en la antena…………………………..……………………….…Pág. 14
10. Frecuencia y longitud de resonancia en la línea coaxial………………………………………………Pág. 19
11. Desplazamiento de la frecuencia de resonancia…………………………………………………………Pág. 21
 Comprobar el desplazamiento de la frecuencia de resonancia
1. Mediante instrumento medidor de ROE…………………………………………………….………………Pág. 22
2. Mediante software de ordenador ( MMANA-GAL_Basic y Smith V 4.0 )…………………….Pág. 25
3. Mediante instrumento analizador de antenas………………………………………………….………..Pág. 31
4. Mediante cualquier instrumento para RF…………………………………………………………………..Pág. 32
 Conclusiones sobre las 11 aclaratorias o enunciados teóricos………………………………………….Pág. 34
 Longitud del Cable Coaxial……………………………………………………………………………………………….Pág. 35
 Preguntas típicas, relacionadas al tema
1. ¿ Porque el uso de líneas con longitudes múltiplos de 1/2λ ?........................................Pág. 36
2. ¿ De no respetar la longitud de la línea ?........................................................................Pág. 37
3. ¿ Qué longitud de Cable Coaxial debería usar ?..............................................................Pág. 38
 Comentarios finales…………………………………………………………………………………………….……………Pág. 42
 Bibliografía recomendada…………………………………………………………………………………………………Pág. 45
 Reflexiones……………………………………………………………………………………………………………………….Pág. 45
TEORÍA RESUMIDA Y APLICADA AL TEMA ( Observe que en algunas aclaratorias o
enunciados teóricos, resulta necesario vincular con temas de resonancias )
① Un cable coaxial es de 50 ohmios ( Zo = 50 Ω ), si al conectarle una carga puramente resistiva de 50
ohmios en uno de sus extremos ( ZL = 50Ω ), también veremos 50 ohmios puros en el extremo opuesto de
éste ( Zi = 50Ω ), independiente de su longitud física y de la frecuencia usada.
En estos casos de perfecto equilibrio de impedancias ( ZL = Zo = 50Ω ), la potencia de radiofrecuencia ( RF )
se consumirá totalmente en la carga y las amplitudes de ondas de voltaje y de corriente que se distribuyen
a lo largo de la línea coaxial ( Línea de transmisión ) permanecen constantes, por consiguiente, la relación
entre ambas magnitudes determinan impedancia constante en cualquier punto a lo largo de dicha línea
coaxial ( Modo plano = Perfecto equilibrio de impedancias: ZL = Zo = Zg ). Nota: La impedancia interna
del generador o transmisor, se denomina Zg .
Esta afirmación teórica constituye la “perfección en sistemas de antenas” y es la principal razón de
discusiones sobre líneas coaxiales de longitudes aleatorias. En la actualidad muchos Colegas profesionales
y expertos en el área, toman reflexiones de notorios personajes que a lo largo de la historia de la RF
referencian dicho enunciado, afirmando que “si se depende en la longitud de la línea coaxial, es porque
algo está mal en su sistema de antena” ( Desconocimiento total de la realidad y falta de vinculación con
teorías de longitudes de resonancias, las cuales “no se relacionan con desequilibrios de impedancias” ).
En instalaciones de radio esto aplica para el estricto caso donde bajo ciertas condiciones, la antena
determine 1.0 ROE ( Relación de Ondas Estacionarias ) “exclusivamente en su frecuencia de resonancia”.
Esta condición puntual no admite pérdidas ( Situación difícil de lograr, incluso al instalar las mejores
antenas del mercado), ni residuos reactivos, por lo tanto al modificar la longitud de la línea coaxial, desde
el extremo que conecta al transmisor, no se verá transformada la impedancia de la antena, ni desplazada
la frecuencia de resonancia de todo el sistema.
En los siguientes ejemplos virtuales, realizados mediante el programa MMANA-Gal_Basic, demuestran ROE
perfecta ( SWR = 1.0 ), para una antena con impedancia puramente resistiva de 50 ohmios ( Escala vertical
izquierda: R = 50Ω ) y sin componentes reactivos ( Escala vertical derecha: jX = 0 ), exclusivamente en su
frecuencia de resonancia ( Escalas inferiores: 144.957MHz ):
② Si la impedancia de la carga ( ZL = En este caso es la Antena ), no es igual a la impedancia característica
de la línea coaxial ( ZO ), en el extremo opuesto de éste veremos la impedancia de la carga, más la que
determine la línea en ese punto ( Zi = Impedancia de entrada ). Las ondas de voltaje de RF y de corriente
-150
-100
-50
0
50
100
150
AMPLITUDDELVOLTAJERF
LA LÍNEA COAXIAL DE LONGITUD ALEATORIA
DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF EN MODO PLANO, CON 100 WATTS, CARGA RESISTIVA DE 50Ω Y 1.0 ROE.
que se distribuyen a lo largo de la línea coaxial, variaran con amplitudes proporcionales a la desadaptación
de impedancias ( y otras pérdidas ), distintas en cada punto de dicha línea y repetidamente a cada 1/2λ (
Demostrado en la aclaratoria ⑩ ).
Cuando hay desequilibrio de impedancias, la porción de energía que no se consume en la carga, es
reflejada en sentido contrario, es decir que, parte de la energía que viaja en un sentido ( Ondas en sentido
hacia la carga o antena: Vi ó Ii = Voltaje incidente, o Corriente Incidente ), es reflejada en sentido
contrario ( Ondas en sentido hacia el generador o transmisor: Vr ó Ir = Voltaje reflejado, o corriente
reflejada ) y viceversa cuando hay desequilibrios en ambos extremos de la línea.
 Voltaje máximo de la onda estacionaria:
 Voltaje mínimo de la onda estacionaria:
La relación entre estas amplitudes de voltajes máximos y voltajes mínimos ( Igual para la corriente ) a lo
largo de la línea coaxial, determinan la relación de ondas estacionarias de voltaje, o simplemente ROE (
Relación de Ondas estacionarias ).
ROE
Si consideramos la antena como una carga resistiva, para determinar la ROE o SWR, “referencialmente”,
es posible dividir ambas impedancias, usando la mayor como dividendo y la menor como divisor, ejemplos:
 Antena de 50Ω y línea coaxial de 50Ω: 50Ω / 50Ω = 1.0 ROE
 Antena de 75Ω y línea coaxial de 50Ω: 75Ω / 50Ω = 1.5 ROE
 Antena de 25Ω y línea coaxial de 50Ω: 50Ω / 25Ω = 2.0 ROE
En instalaciones de radio esto aplica siempre que haya presencia de ROE y por muy ligera que sea, se
considera normal, ejemplos:
-150
-100
-50
0
50
100
150
AMPLITUDDELVOLTAJERF
( ← TRANSMISOR ) LA LÍNEA COAXIAL DE 2λ ( ANTENA → )
DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF, CON 100 WATTS RF, CARGA RESISTIVA DE 100 Ó 25 OHMIOS Y 2.0 ROE.
 Para 1.1 ROE, la ZL pudiera aproximar a 45.4Ω ó 55Ω.
 Con 1.5 ROE, ZL pudiera aproximar a 33.3Ω ó 75Ω.
 Para 2.5 ROE, ZL pudiera aproximar a 20Ω ó 125Ω.
 Con 3 ROE, ZL pudiera aproximar a 16.6Ω ó 150Ω, etc.
 ( Observar en la gráfica ∆Z de la aclaratoria ⑤ ).
③ La Longitud Eléctrica del Cable Coaxial la determina el número de longitudes de ondas que caben en
él, ejemplo: Un tramo de cable coaxial de aproximadamente 55 metros de largo, representa 1λ para HF
banda de 80 Metros ( Línea coaxial eléctricamente corta ), el mismo tramo de cable en HF banda de 40
Metros representaría 2λ y en HF banda de 20 Metros equivale a 4λ. Para VHF banda de 2 metros serían
aproximadamente 40λ ( Cable eléctricamente largo. No indicado en la gráfica ).
④ El factor de pérdida de potencia en el cable coaxial causado por alta ROE, no depende de la longitud
eléctrica, sino que determina el % de atenuación producido en la misma línea coaxial, por cada 100 pie de
longitud ( 30.48 metros ), la cual a su vez afecta el rendimiento del sistema de antena. Fenómeno típico
en frecuencias bajas con alta ROE, donde la λ supera 100 pies. Ejemplo: Transmitiendo con 100 Watts y
2.0 ROE, usando 38.48 metros de longitud en línea coaxial, se pierden: 100 Watt x 0.111 = 11.1 Watts ( En
el extremo de la carga = 88.9 Watts ). La gráfica siguiente pudiera variar dependiendo del tipo de cable
coaxial.
Es necesario aclarar que la gráfica del rendimiento de la antena es algo similar, pero en este caso es
debido al desequilibrio de impedancias respecto la línea de transmisión ( Poco se relaciona con el tema ).
Inverso al mismo ejemplo anterior, si la ROE es 2.0, entonces el rendimiento de la antena será el 88.9%
LONGITUDES DE ONDAS ( λ )
LONGITUD ELÉCTRICA DE UN CABLE COAXIAL EN: BANDA DE 80MTS ( VERDE ), BANDA DE 40MTS ( AZUL ) Y
BANDA DE 20MTS ( ROJO ).
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12
R.O.E.(SWR)
FACTOR DE PÉRDIDA DE POTENCIA POR CADA 100 PIE ( 30.48 METROS ).
PÉRDIDA DE POTENCIA EN LA LÍNEA COAXIAL A CAUSA DE LA ROE
⑤ Una línea coaxial es de impedancia transparente en modo plano, o cuando su longitud física es
múltiplo de 1/2λ. La longitud de resonancia en la línea, no transforma impedancia ni desplaza la
frecuencia de resonancia original de la antena ( Demostrado más adelante, mediante software de
ordenador ).
En el gráfico siguiente ( ΔZ ) se muestran variaciones de impedancias a lo largo de una línea coaxial de 1λ (
360 grados eléctricos ), para cargas mayores de 50Ω y obviando las perdidas por longitud de línea:
De la gráfica anterior ( ΔZ ):
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
3,8
4
65 70 75 80 85 90 95 100
SWR(ROE)
RENDIMIENTO ( EN % )
RELACIÓN: ROE ↔ RENDIMIENTO DE LA ANTENA
0 1/4λ 1/2λ 3/4λ 1λ
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 90 180 270 360
IMPEDANCIADELACARGA,ENΩ
(0-20Ω=USADOPARAREPRESENTAR1λ)
( ← ANTENA ) 1λ DE LA LÍNEA COAXIAL EN GRADOS: 360° ( TRANSMISOR → )
VARIACIÓN DE LA IMPEDANCIA A CAUSA DE ROE ( SWR ) EN UNA LINEA COAXIAL DE 1λ Ó 360°
1.1 SWR
1.2 SWR
1.3 SWR
1.4 SWR
1.5 SWR
1.6 SWR
1.7 SWR
1.8 SWR
1.9 SWR
2.0 SWR
1.0 SWR
1 ONDA
ÁNGULO
 Los valores desde 0 hasta 20Ω en la escala de impedancias se usaron para establecer
equivalencias entre la longitud de la línea en grados y longitudes de ondas ( λ ).
 Suponiendo que diferentes cargas resistivas se conectan en el punto 0°, con valores desde 50Ω
hasta 100Ω.
 Si la carga es de 50Ω ( 1.0 SWR ), no existe variación para cualquier longitud de la línea coaxial.
 Si la carga es diferente de 50Ω, la impedancia varía proporcionalmente a la ROE ( A mayor ROE,
mayor variación de impedancia ) y longitud de la línea.
 En 0°, 180° y 360° ( 0, 1/2λ y 1λ ) = Se repiten los valores de impedancias de las cargas ( Color
gris en la tabla siguiente ).
 En 90° y 270° ( 1/4λ y 3/4λ ) = Ocurren las máximas transformaciones de impedancias y se
calculan: ( Impedancia del cable coaxial )2
/ Impedancia de la carga ( Resultados en color
naranja en la tabla siguiente ).
1.0
SWR
1.1
SWR
1.2
SWR
1.3
SWR
1.4
SWR
1.5
SWR
1.6
SWR
1.7
SWR
1.8
SWR
1.9
SWR
2.0
SWR
50Ω 55Ω 60Ω 65Ω 70Ω 75Ω 80Ω 85Ω 90Ω 95Ω 100Ω
50Ω 45Ω 41Ω 38Ω 35Ω 33Ω 31Ω 29Ω 27Ω 26,3Ω 25Ω
⑥ La impedancia en sistemas de la antenas es compleja, es decir, está compuesta de componente real o
resistiva ( Para el caso de ZL, es la componente que absorbe potencia del transmisor ) y componente
imaginaria o reactiva ( Generan pérdidas y casi no absorbe potencia ). Para comprender y facilitar el
entendimiento del contenido teórico en sucesivo del presente artículo, resulta necesario describir el uso
básico de la Carta de Smith, la cual constituye una herramienta gráfica, que permite analizar el
comportamiento de la impedancia compleja, en este caso específico, para sistemas de antenas de 50Ω.
Consciente que “no todos los lectores son conocedores de dicha Carta de Smith”, inicialmente se
establecen equivalencias con respecto a la gráfica anterior ΔZ ( Variación de la impedancia a causa de ROE,
en una línea coaxial ), utilizando los mismos datos y colores:
Los 360° de la Carta de Smith representan 1/2λ de línea coaxial ( 180° de longitud eléctrica ), donde la
longitud ubicada en la posición equivalente a las 3 horas del reloj, se denomina “ Vientre de Tensión “. En
este punto de la línea coaxial, la amplitud de onda de corriente es mínima y la amplitud de onda de voltaje
RF es máxima. “Cuando la impedancia de la carga es mayor que la impedancia característica de la línea
coaxial ( ZL > ZO )”, dicho vientre de tensión representa la coordenada o longitud de
resonancia en dicha línea coaxial ( 0°, 180° y 360° de la gráfica anterior ΔZ ), es decir, la línea inicia
desde un vientre de tensión, en sentido hacía el generador o transmisor y en cada vientre de tensión
siguiente, se repetirá la misma impedancia de la carga ( Coordenadas donde las ondas incidentes y ondas
reflejadas están en fase ), a lo largo de una línea coaxial.
El extremo opuesto ( 9 horas del reloj ) se denomina “ Nodo de Tensión “, longitud en el cual la amplitud
de onda de corriente es máxima, la amplitud de onda de voltaje RF es mínima y la relación entre ambas
magnitudes determinan baja impedancia. Para este mismo caso, “donde la impedancia de la carga es
mayor de 50Ω ( ZL > ZO )”, dicho nodo de tensión representa la longitud menos indicada para
ajustes de antenas resonantes ( 90° y 270° de la misma gráfica anterior ΔZ ), de máxima
transformación de impedancias y máximo desfase entre ondas incidentes y ondas reflejadas.
Cada una de las 10 circunferencias coloreadas representa un circulo de Ganma Constante, con las mismas
ROE de la gráfica anterior ΔZ ( 1.1 ROE para el circulo más interno y 2.0 ROE para el circulo externo ). Los
componentes resistivos ( Zr en ohmios ) de la impedancia compleja dependen de la longitud de la línea y
lo determinan las intercepciones con las circunferencias de resistencias constantes ( Indicados con
números desde 25Ω, hasta 100Ω ). El ejemplo de puntos o coordenadas en color rojo, representan 50Ω
resistivos ( Zr = 50Ω ) de cada círculo Ganma Constante. La coordenada o punto en color azul claro
ubicado en el centro de la Carta de Smith representa ROE perfecta ( 50Ω puramente resistivos = 1.0 ROE ).
Por cada círculo de ganma constante, las coordenadas en color gris y sus valores opuestos en colores
anaranjados, o cualquier otras dos coordenadas opuestas y distanciadas a 1/4λ ( 90° en longitud eléctrica
), representan impedancias recíprocas ( Típicamente usadas en representaciones de “ Admitancias ” ).
Las intercepciones de círculos de Ganma Constantes, con las líneas de reactancias constantes,
determinan la componente imaginaria de la impedancia compleja y dependen de la longitud de la línea (
Componente reactiva inductiva de signo positivo y componente reactiva capacitiva de sigo negativo,
indicados en la siguiente gráfica desde jX = 0, hasta +/- j40Ω ). A mayor ROE, mayor posibilidad de
interceptar componentes reactivos al sistema.
Las coordenadas complejas conjugadas se ubican los mismos círculos de ganma constantes, tienen en
común los mismos círculos de resistencias constantes, con reactancias similares pero de signos opuestos.
Típicamente usadas para cancelar componente reactivos ( Lograr jX = 0.0Ω ).
El módulo o radio del coeficiente de reflexión ( ) no depende de la longitud de la línea, es fijo para todo
círculo de ganma constante y constituye la relación entre amplitudes de ondas incidentes y ondas
reflejadas. Cuando su valor es igual a “1”, las ondas incidentes y reflejadas tienen igual amplitud, la
reflexión es total, por lo tanto no se transfiere energía hacía la carga. Este máximo valor representa el
radio existente desde el centro, hasta el extremo o perímetro de la Carta de Smith. Cuanto menor sea el
módulo del coeficiente de reflexión, se transfiere mayor energía hacía la carga.
El ángulo de coeficiente de reflexión si depende de la longitud física de la línea, constituye el desfase
entre ondas incidentes y ondas reflejadas, siendo el mismo ángulo para todos los círculos Ganmas
Constantes. El máximo desfase entre ondas es 180° ( 90° eléctricos en longitud de línea ) y se ubica en la
coordenada equivalente al Nodo de Tensión ( 9 horas del reloj ).
Estas interferencias o desfases entre ondas incidentes y ondas reflejadas, determinan amplitudes de
ondas resultantes, las cuales varían con la longitud de la línea. Los tres ejemplos siguientes muestran
gráficas de sumatorias vectoriales, para una misma señal RF ( De voltaje o corriente ), con iguales
amplitudes de ondas incidentes y ondas reflejadas cada imagen, pero en diferentes longitudes de línea o
ángulos de desfases ( 0°, 90° y 180° ).
Si la impedancia de la carga es menor que la impedancia característica del cable coaxial ( ZL < ZO ),
igualmente las máximas transformaciones de impedancias ocurren en 1/4λ y 3/4λ distanciado de la carga,
pero en estos casos han pasado a conformarse en vientres de tensión ( Longitudes de máximos voltajes RF
de ondas estacionarias ). La línea iniciará desde un nodo de tensión ( O vientre de corriente ), en sentido
hacia el generador o transmisor y los nodos de voltajes siguientes representarán las longitudes de
resonancia en la línea coaxial.
AMPLITUDESDEONDAS
DESFASE EN EL TIEMPO ( 0°)
RESULTANTE A CAUSA DE
INTERFERENCIA DE ONDAS
AMPLITUDESDEONDAS
DESFASE EN EL TIEMPO ( 90° )
RESULTANTE A CAUSA DE
INTERFERENCIAS DE ONDAS
AMPLITUDESDEONDAS
DESFASE EN EL TIEMPO ( 180° )
RESULTANTE A CAUSA DE
INTERFERENCIA DE ONDAS
Comparando la gráfica siguiente, con la anterior ( ∆Z ), se observa que ambas son de impedancias
opuestas. La razón del mínimo voltaje de las ondas estacionarias se deben al bajo valor óhmico de la
carga, cuya máxima corriente al reflejarse, sus ondas decrecen en amplitud y no cambian de fase, pero en
cambio las ondas de voltaje se reflejan a 180°, alcanzando máximo voltaje al distanciar 1/4λ de la carga.
0 1/4λ 1/2λ 3/4λ 1λ
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 90 180 270 360
IMPEDANCIADELACARGAENΩ
(0-20Ω=USADOPARAREPRESENTAR1λ)
( ← ANTENA ) 1λ DE LA LÍNEA COAXIAL EN GRADOS = 360° ( TRANSMISOR → )
VARIACIÓN DE LA IMPEDANCIA A CAUSA DE ROE ( SWR ) EN UNA LINEA COAXIAL DE 1λ Ó 360°
1.1 SWR
1.2 SWR
1.3 SWR
1.4 SWR
1.5 SWR
1.6 SWR
1.7 SWR
1.8 SWR
1.9 SWR
2.0 SWR
1.0 SWR
1 ONDA
ÁNGULO
⑦ Para una línea coaxial de longitud eléctrica que tiende al infinito, el predominio de su Impedancia
Característica ( Zo ) hará que el transmisor vea una impedancia de entrada ( Zi ) que tiende hacia el
centro de la Carta de Smith ( Perfecto equilibrio ), debido a la gran pérdida por atenuación que ofrece su
longitud física. Fenómeno típico en estaciones fijas VHF, UHF y microondas, con líneas coaxiales
eléctricamente largas.
La imagen FIG.8-12 forma parte un análisis virtual, realizado mediante el programa Smith V4.0 ( Diseñado
por el Profesor Friz Dellsperger. Bern University of Applied Sciences Switzerland. 1995 - 2016 ), donde en
este caso se simula una línea coaxial de Zo = 50Ω, con 0.82 de factor de velocidad de propagación, pérdida
de 0.216dB metro lineal y longitud eléctrica de 15λ en VHF 145.732MHz ( 25.29 metros en longitud física ).
 DP1 corresponde a la coordenada ZL = 74.54 +j0.0Ω, con 1.49 ROE ( Antena Dipolo VHF, de la figura
FIG.M-5, resonante en 145.732MHz ).
 TP2 es Zi = 55.964 +j0.0Ω, con 1.12 ROE. Se demuestra que en VHF 145.732MHz, usando 25.2
metros de línea coaxial RG58A ó RG58C, el transmisor ve la misma antena Dipolo, pero con menor
ROE.
Esta misma longitud de línea coaxial, en UHF 70cm, 443MHz, representa aproximadamente 44.7λ (
Aproximado al 1.0 ROE = Longitud eléctrica extremadamente larga ). En estos casos, usando cable coaxial
RG8, RG11, RG213 ó similares, la atenuación por longitud se aproxima a la del RG58A en VHF 2 metros.
-150
-100
-50
0
50
100
150
AMPLITUDDELVOLTAJERF
( ← TRANSMISOR ) LÍNEA COAXIAL DE LONGITUD INFINITA
DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF, PARA 100 WATTS, CON LÍNEA DE IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA DE 50Ω
⑧ Cuando hay desequilibrio de impedancias entre la antena y la línea coaxial de 50Ω ( ZL ≠ Zo ),
aunque desde el extremo del transmisor ( Zi ), la acción transformadora del cable coaxial haga ver
impedancia de 50Ω, nunca determinará ROE perfecta debido a que dicha impedancia compleja no es
puramente resistiva ( jX ≠ 0.0Ω = Presencia de componentes reactivos ).
Todo círculo de ganma constante puede interceptar al círculo de resistencia constante de 50Ω. En el
hemisferio superior de la Carta de Smith, intercepta con círculos de reactancias inductivas ( +jX ) y en el
hemisferio inferior con círculos de reactancias capacitivas ( -jX ).
Los ejemplos siguientes demuestran longitudes de línea coaxial, donde desde Zi se ven 50Ω resistivos, con
reactancias inductivas ( Hemisferio superior de la Carta de Smith ) y para diferentes ROE.
⑨ Cuando la longitud física de una antena se hace resonante para determinada
frecuencia, su impedancia compleja “Z“ quedará puramente resistiva ( Indiferentemente
de su valor óhmico o resistencia de radiación ), haciendo que las ondas de corriente que circulan
por ella estén en fase y las ondas de voltaje RF también estén en fase, esto debido a que sus
componentes reactivo capacitivo ( XC de signo negativo ) y reactivo inductivo ( XL de signo positivo )
adquieren iguales valores, por lo tanto se cancelan ( Ambos desfasados a 180° eléctricos ).
Una antena ligeramente más larga de la longitud resonante, adiciona XL al sistema ( +jX )
y ligeramente corta adiciona XC ( -jX ), ambas cancelables mediante dispositivos de signo contrario (
Inductancias , capacidades, reactancias causadas por una longitud específica de línea coaxial, etc. ), o
“desplazando la frecuencia del transmisor”.
Es posible usar antenas de longitudes aleatorias y adicionar dispositivos reactivos con el propósito de
lograr resonancia ( jX = 0.0Ω ). Estas técnicas, aunque si mejoran la intensidad de corriente en la antena, la
inadecuada distribución de ondas a lo largo de ésta, determina una resistencia de radiación que no le
permite absorber potencia de forma eficiente.
Notas importantes:
 Las longitudes resonantes de las antenas, son múltiplos impares de 1/4λ.
 Las antenas Dipolos se consideran dos tramos de 1/4λ cada uno ( Aunque no esté alimentado en su
centro ).
 Las antenas de 5/8λ se consideran como 3/4λ de longitud reducida, con reactancias canceladas.
Las antenas de longitudes resonantes son más eficientes ( Se obtiene la mejor resistencia de radiación ).
La imagen siguiente, tomada del artículo “Antenas Resonantes”, escrito por mi Colega, el Ing. Javier
Gómez ( XE3RLR, Email: xe3rlr@gmail.com Web: http://www.qsl.net/xe3rlr/antenas.htm ), se muestra
la pérdida de potencia en una antena al incorporar reactivos ( jX ≠ 0.0Ω ), donde se aplican 100 Watts en
dos antenas; La primera es de longitud resonante con 100.0 +j0.0Ω de impedancia, respecto a otra antena
de longitud reducida e impedancia de 100.0 –j60.0Ω ( Resonante para otra frecuencia ).
Las imágenes siguientes muestran el análisis virtual de una la antena Dipolo Horizontal, “como elemento
independiente del sistema” ( No se vincular efectos causados por la longitud de línea coaxial ), simulado
mediante el programa “ MMANA-GAL_basic “, en rango de frecuencias VHF 2 Metros ( 144MHz ↔
148MHz ), la cual presentó resonancia en 145.732MHz, con impedancia compleja de 74.54 -j0.0052Ω y
1.49 de ROE. Los datos ingresados de mayor relevancia son: 0.96 metros de longitud total, tubo de
aluminio con 10 milímetros de diámetro y 10 metros de altura sobre el suelo.
En la figura M7-5 se demuestra que indiferentemente del componente resistivo [ R (Ohm) ] y ROE ( SWR ),
en frecuencias inferiores a la de resonancia ( 140MHz ↔ 145MHz ) la jX adquiere valores negativos ( Al
bajar la frecuencia del transmisor, éste verá una antena de longitud inferior ), mientras que en
frecuencias superiores a la de resonancia ( 147MHz ↔ 150MHz ) la jX adquiere valores positivos ( Al
incrementar la frecuencia del transmisor, éste verá una antena de mayor longitud ).
Alargando o recortando 1.5 cm en cada brazo del mismo Dipolo, las imágenes siguientes demuestran el
incremento de jX. Observe sus signos y cambios en las frecuencias de resonancias:
Para analizar la impedancia compleja de una antena ( ZL ) mediante la Carta de Smith, a diferencia de
cargas resistivas o de corriente alterna ( Circuitos R-L-C ) usadas en laboratorios, en estos casos debe
analizar la relación entre la frecuencia & longitud física de antena, debido a que dicha impedancia
compleja varía dependiendo de las interferencias de ondas de voltajes y ondas de corrientes, que se
distribuyen en un espacio físico. El punto de ZL óptimo, o centro de la Carta de Smith, está determinado
por la correcta distribución de ondas en la antena, o perfecto equilibrio entre la frecuencia y longitud de
resonancia ( La carta de Smith debe normalizarse para este mismo valor de ZL en resonancia ).
En la medida que esta relación varíe, la respuesta de ZL en la antena, describe una trayectoria en forma
de espiral ( O similar ) y será aproximadamente igual para ambos casos, es decir, si analizamos una
frecuencia variable ↔ longitud fija, o longitud variable ↔ frecuencia fija ( Demostrado más adelante,
mediante las imágenes FIG.S8-6 y FIG.S8-11 ).
La imagen FIG.S8.3 demuestra un ejemplo de ZL, donde se analiza una antena Dipolo ( De 1/2λ para
27.542MHz ) de longitud fija, en el espectro de frecuencias, hasta su quinta armónica ( En este caso no
existe línea de transmisión, por consiguiente tampoco existe círculo de ganma constante ):
Se muestran las frecuencias armónicas graficadas en la imagen FIG.S8-3:
⑩ Al igual que las antenas, las líneas de transmisión tienen longitudes de resonancias ( Múltiplos de
1/2λ ó ROE perfecta ). Sabiendo que una antena resonante tiene jX = 0.0Ω, independientemente de su
valor resistivo, si existe ROE, cualquier longitud aleatoria en la línea coaxial, añade
reactancias al sistema, haciendo que desde el extremo del transmisor ( Zi ), la antena se
vea más larga o pequeña ( jX ≠ 0.0Ω a causa de variación en el ángulo del coeficiente de reflexión ).
Si la longitud física de la línea de transmisión, está en resonancia para la misma frecuencia de resonancia
de la antena, aunque exista ROE, la correcta distribución de ondas en todo el sistema, no afectará la jX
de la antena, vista desde Zi , es decir, el transmisor verá la antena de su tamaño o longitud original.
Cuando el transmisor ve una antena ligeramente larga o corta ( jX ≠ 0.0Ω ), es posible desplazarse hacia
otra frecuencia vecina, la cual permita cancelar componentes reactivos de la impedancia de entrada ( Zi )
para volver a entrar en resonancia. Igualmente sucede si la antena es de longitud resonante, pero no la
línea coaxial ( Exceptuando 1.0 ROE ), ejemplo:
“De no existir línea de transmisión”, para la misma antena Dipolo de las tabla FIG.M7-5, si cada brazo es
reducido en -1.5 cm, habrá que desplazar la frecuencia del transmisor hasta 151.209MHz para que éste
vuelva a entrar en resonancia. Mientras que si cada brazo del Dipolo es alargado +1.5 cm, habrá que
desplazar la frecuencia del transmisor hasta 140.319MHz, para que éste vuelva a entrar en resonancia.
Normalizando la longitud en cada brazo de esta antena Dipolo ( 48 cm cada uno ), mediante el programa
MMANA-GAL_Basic, se procede a analizar la jX de la impedancia compleja, en 140.319MHz y 151.209MHz.
Se aprecia que para entrar en resonancia en ambas frecuencias, solo se requieren conjugar las reactancias
+j20.39Ω y -j19.93Ω de sus impedancias complejas respectivas.
Luego, mediante el programa Smith V4.0, se procede a ubicar las longitudes en la línea de transmisión,
donde Zi determine las mismas reactancias, pero de signos opuestos ( –j20.39Ω y +j19.93Ω ), para
permitir que estas 2 antenas Dipolos, de longitudes alargadas o reducidas en +/- 1.5 cm, se vean
resonantes desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( Desde Zi : jX = 0.0Ω ).
Finalmente, interpretando los resultados, se deduce que a cualquier línea coaxial de longitud resonante en
145.732MHz ( En este caso 1.49 ROE y Zi :  = 0.196 / 0.0° ), si le recortamos 0.0875λ ( Zi : = 0.196 /
62.9° ) de longitud eléctrica, el transmisor verá una diferencia de +1.5 cm, en la verdadera longitud
resonante, por cada brazo de esta antena Dipolo ( Nota: 0.0857λ, viene de la resta: 0.5λ – 0.4125λ ).
Por el contrario, para cualquier línea coaxial que sea 0.0792λ ( En este caso 1.49 ROE y Zi : = 0.196 /
57.0° ) más larga que la longitud de resonancia en 145.732MHz ( Zi :  = 0.196 / 0.0° ), el transmisor verá
una diferencia de -1.5 cm en la verdadera longitud resonante, por cada brazo de esta misma antena Dipolo
La imagen siguiente facilita la visualización del fenómeno.
Relacionando con instalaciones de estaciones de radio, si intentamos optimizar usando longitud aleatoria
en la línea coaxial, a pesar que desde el extremo del transmisor se pudiera ver un sistema resonante ( jX =
0.0Ω en Zi ), existirán mayores posibilidades de pérdidas de potencia causadas por jX ≠ 0.0Ω en la antena (
ZL ), debido a que su longitud pudiera quedar alterada ( De longitud resonante para otra frecuencia
distinta ), en consecuencia ésta nunca será 100% eficiente.
⑪ En presencia de ROE, la impedancia y frecuencia de resonancia pueden variar al
modificar la longitud física de la línea coaxial, pero dicha ROE permanece constante a lo largo de
ésta y solo cambiaría si existen pérdidas ( Aclaratorias ③ y ④ ), el cable no garantiza impedancia, está
mal construido, irradiando y transportando corrientes de modo común.
Analizando los enunciados teóricos anteriores, se ha demostrado que “no siempre la frecuencia de
resonancia de la antena ( jX = 0.0Ω en ZL ), es la misma frecuencia de resonancia vista
desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( jX = 0.0Ω en Zi )”, siendo ésta la
principal razón que determina el uso de líneas coaxiales de longitudes en resonancia. A
causa de este fenómeno, al modificar la longitud de la línea coaxial, dentro de un mismo círculo de ganma
constante, la variación de jX en Zi desplaza el ancho de banda original de la antena, desplazando a su vez
la mínima ROE hacía frecuencias vecinas ( Es necesario aclarar que, para “cargas resistivas, puede
existir presencia de ROE, pero sin longitud de resonancia, ni ancho de banda” ).
La gráfica siguiente muestra un ejemplo didáctico del fenómeno. En este caso se realizan 2 recortes (
Naranja y violeta ) en una línea coaxial, terminada en una antena resonante para 27.4MHz. Para una
frecuencia fija, al modificar la longitud de la línea coaxial, desde Zi se observa variación en la ROE, cuando
la verdadera causa es el desplazamiento de dicha ROE hacía frecuencias vecinas.
En estaciones de radio, la razón de la mala interpretación del enunciado, se debe a no deducir que al
modificar la longitud en la línea, “la variación en el ángulo del coeficiente de reflexión produce efectos
que: 1.- Varían la jX en la impedancia compleja” vista desde el extremo de la línea que conecta al
transmisor ( Zi ), desplazando la frecuencia de resonancia del sistema y la ROE. 2.- Modifica el desfase
entre ondas incidentes y reflejadas, variando a su vez la pérdida de potencia por oscilación de las
mismas. 3.- Requieren desplazar la frecuencia del transmisor para corregir efectos 1 y 2.
COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA:
❶ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE INSTRUMENTO MEDIDOR DE ROE:
Para este caso se usó una antena VHF 2 Metros ( Ringo 5/8λ con plano tierra de 3 radiales ) correctamente
ajustada mediante una línea coaxial con longitud múltiplo de 1/2λ, la cual determinó 1.1 ROE en 146 MHz
y aparentemente sin componentes reactivos ( jX = 0.0Ω ). Basta con tomar 7 de lecturas de ROE en el
espectro, por lo menos hasta 2.0 ROE, tabular datos y graficar ancho de banda:
 1 lectura de ROE en la frecuencia de resonancia.
 3 lecturas de ROE en frecuencias ascendentes.
 3 lecturas de ROE en frecuencias descendentes.
ROE FRECUENCIA
2 143,8
1,5 144,47
1,2 145,26
1,1 146
1,2 146,7
1,5 147,5
2 148,4
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
26,7 26,8 26,9 27 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 28
R.O.E.
FRECUENCIA ( OBSERVE EL COMPORTAMIENTO DE LA ROE, EN EXTREMOS DEL ANCHO DE BANDA )
EJEMPLO DEL DESPLAZAMIENTOS DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA AL RECORTAR LA LONGITUD EN
LA LÍNEA COAXIAL, PARA UNA ANTENA RESONANTE EN 27.4MHz
( LA ROE PERMANECE CONSTANTE PARA CUALQUIER LONGITUD DE LÍNEA )
Luego, en cada recorte en la línea coaxial ( Dos en este ejemplo ), igualmente se toman las mismas 7
lecturas de ROE por cada ancho de banda desplazado. Tabular datos y graficar:
 Resonancia 1 = Ancho de banda original de la antena, o usando línea coaxial múltiplo de 1/2λ.
 Resonancia 2 = Ancho de banda desplazado, al realizar el primer recorte de línea coaxial.
 Resonancia 3 = Ancho de banda desplazado, al realizar el segundo recorte de línea coaxial.
ROE Resonancia 3 Resonancia 2 Resonancia 1
2 143,15 143,5 143,8
1,5 143,77 144,12 144,47
1,2 144,37 144,81 145,26
1,1 144,88 145,37 146
1,2 145,45 146 146,7
1,5 146 146,61 147,5
2 146,54 147,22 148,4
En este ejemplo, al recortar la longitud física de la línea coaxial, desde el extremo de la línea que conecta
al transmisor, es posible observar que:
 La mínima ROE ( 1.1 ) se observa constante para cualquier longitud de línea, pero desplazada
hacia otra frecuencia, desplazando a su vez todo el ancho de banda.
143,8MHz; 2ROE
144,47MHz; 1,5ROE
145,26MHz; 1,2ROE
146,0MHz; 1,1ROE:
Resonancia
146,7MHz; 1,2ROE
147,5MHz; 1,5ROE
148,4MHz; 2ROE
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
143,5 144 144,5 145 145,5 146 146,5 147 147,5 148 148,5
R.O.E.
FRECUENCIA
ANCHO DE BANDA TÍPICO EN ANTENA VHF 2 METROS ( RINGO 5/8λ DE YY5RM )
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
143 143,5 144 144,5 145 145,5 146 146,5 147 147,5 148 148,5
R.O.E.
FRECUENCIA ( VIOLETA=2do Recorte, AZUL=1er Recorte, NARANJA=Original )
DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA AL RECORTAR LA LINEA COAXIAL ( YY5RM )
 En la frecuencia de resonancia original ( 146 MHz ), la ROE incrementó desde 1.1 hasta 1.5 ( ROE
por desequilibrio de impedancias, más la ROE por no cancelar reactancias ).
 La frecuencia de resonancia se desplazó desde 146 MHz hasta 144.88 MHz ( Desde el extremo del
transmisor la antena se ve más alargada ).
 Hacia los extremos del ancho de banda hubo mayor desplazamiento ( En 143.8 MHz la 2.0 ROE
bajó hasta 1.48 ROE y en 148.4 MHz incrementó desde 2.0 ROE hasta tendencia al infinito ).
Demostrando que cuando la antena y la línea coaxial son de longitudes resonantes, hay mayor
ancho de banda del sistema ( Adicionando el factor de pérdidas de potencia a causa de la alta ROE.
Enunciado ⑤ ).
Empleando los mismos colores anteriores, en las gráficas siguientes se muestran los efectos causados por
el desplazamiento de la frecuencia de resonancia, vistos desde el extremo de la línea que conecta hacia al
transmisor. En estos casos, para asignar valores en las escalas de ejes X y Y, se requieren estudios
cuantitativos de la impedancia compleja en el ancho de banda de la antena, potencia RF y características
del cable coaxial, en especial su velocidad de propagación.
La Carta de Smith resulta útil para analizar gráficamente equilibrios, conversiones y todo lo relacionado
con el comportamiento de impedancias complejas, empleando longitudes de líneas de transmisión
“típicamente para una frecuencia específica”, pero desconociendo las variaciones de
componentes reactivos de la impedancia compleja en el ancho de banda de la antena,
resultaría imposible determinar la longitud necesaria para lograr jX = 0.0Ω, analizar
cuantitativamente el desplazamiento de la frecuencia de resonancia en el espectro y su
efecto al variar longitudes en la línea coaxial.
Para este mismo ejemplo, exclusivamente con datos de ROE y frecuencias, pero desconociendo jX, de las
21 opciones de Cartas de Smith, en cada ancho de banda desplazado solo será posible demostrar que por
cada recorte de línea coaxial, se obtienen repuestas similares en desequilibrios de impedancias (
Similares relaciones entre amplitudes de ondas incidentes y reflejadas ), con ligeras diferencias al realizar
equivalencias entre longitudes físicas de las escalas externas de la Carta de Smith, a causa del
desplazamiento de frecuencias en el transmisor ( Para 144.88MHz la λ = 2.070 metros. En 145.37MHz la λ
= 2.63 metros. Para 146MHz la λ = 2.054 metros ).
IMPEDANCIADEENTRADA(Zi)
FRECUENCIA
IMPEDANCIA VISTA DESDE EL TRANSMISOR
Zi-Rsn1
Zi-Rsn2
Zi-Rsn3
CORRIENTEDELTRANSMISOR(Ig)
FRECUENCIA
CORRIENTE VISTA DESDE EL TRANSMISOR
Ig-Rsn1
Ig-Rsn2
Ig-Rsn3
❷ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE SOFTWARE DE ORDENADOR:
Aprovechando imágenes del archivo “Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia”, en este caso,
mediante el programa MMANA-Gal, se realiza el análisis virtual del ancho de banda de una antena
Dipolo horizontal de 1/2λ, “como elemento independiente del sistema”, ( La misma antena de la imagen
FIG.S8.3, en el enunciado teórico # ⑨ ), montada a 11 metros de altura, calculada para transmitir en 27.5
MHz ( Bandas HF 10 y CB11 metros ), la cual determinó resonancia en 27.542 MHz, con impedancia
compleja de 71.45 –J0.0019Ω y 1.43 ROE respecto a Zo de 50Ω ( Preferiblemente para rango de
frecuencias con ROE < 2.0 ).
En este caso, la mínima ROE coincide con la frecuencia de resonancia.
Se indica la geometría del Dipolo.
Figura M8-3: Descomposición de ZL . Figura M8-4: Anchos de bandas para 1.5 y 2.0 ROE.
Para analizar esta antena Dipolo en perfecto equilibrio, es necesario normalizar la Carta de Smith para su
resistencia de radiación y en la frecuencia de resonancia de su primera armónica ( 71.45Ω, “no para líneas
coaxiales de 50Ω ó 75Ω” ). Nota 1: Para mayor información sobre este procedimiento y respuesta de la
antena Dipolo en el espectro de frecuencias, se sugiere la lectura del archivo “Desplazamiento de la
Frecuencia de Resonancia.pdf”
Luego, mediante el programa Smith V4.0, se grafican las coordenadas del ancho de banda de la antena,
indicadas en la anterior tabla MMANA-Gal ( Figura M8-2 ):
Notas:
 En este caso se realiza el análisis para una antena de longitud fija y variando la frecuencia.
 Para mejor apreciación, se adicionaron coordenadas de ZL para frecuencias desde 28.7 MHz, hasta
26.6 MHz.
 El programa Smith V4.0 permite conectar 5 coordenadas, razón por la cual se interponen varias
imágenes en una sola.
 De poca relevancia los errores de apreciación en decimales. La Carta de Smith está normalizada
para 71.45Ω.
Las gráficas siguientes demuestran la dependencia de la relación frecuencia & longitud, en el
comportamiento de ZL de la antena. En este caso se realiza el análisis virtual, a la inversa, es decir, para
una frecuencia fija ( 27.541MHz ) y variando la longitud física de esta misma antena Dipolo ( Desde 5.08
metros, hasta 5.52 metros. La longitud de resonancia es 5.30 metros )
Mediante el programa Smith V 4.0 se grafican los resultados del análisis virtual, demostrando la similitud
con respecto a la trayectoria descrita en la imagen FIG.S8-6.
Se deduce que, para análisis cuantitativos de impedancias complejas en sistemas de antenas:
 Al modificar la relación longitud & frecuencia, incrementan las reactancias de Z.
 Cada valor de reactancia en Z, está asociado a una longitud y frecuencia específica.
 La presencia de reactancias en Z, indican respuestas del sistema hacía otras frecuencias y
viceversa.
Al incorporar la línea de transmisión, visto desde Zi y con la Carta de Smith normalizada para la
impedancia característica de la línea coaxial, visto desde Zi, el centro del ancho de banda sencillamente
se verá desplazado en el eje real e interceptando tangencialmente al círculo de ganma constante, hacía la
coordenada de resonancia del sistema, ubicada en el vientre o nodo de tensión, dependiendo si ZL < Zo ó
ZL > Zo ( Demostrado en el archivo “Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia.pdf” ).
Continuando con la demostración mediante software de ordenador, al incorporar la línea de transmisión,
visto desde Zi y con la Carta de Smith normalizada para una línea coaxial de 50Ω ( ZL > Zo ), sin pérdidas
y de longitud resonante con la antena, el ancho de banda se ve desplazado hacía la coordenada de
resonancia del sistema, en este caso ubicada en el vientre de tensión del círculo de ganma constante 1.43
ROE . Se demuestra que los círculos de reactancias constantes que interceptan la ZL, son los mismos
círculos de reactancias constantes que interceptan la Zi, es decir, al variar las jX de Zi, estas se relacionarán
con la mismas variaciones de frecuencias en ZL ( Desplazamiento de la frecuencia de resonancia ).
La imagen siguiente muestra variaciones de jX en esta antena Dipolo ( Sin línea de transmisión ) y su
relación con las variaciones de frecuencias.
Interpretando resultados y fusionando datos anteriores:
Ejemplo del desplazamiento del ancho de banda aproximado, entre las frecuencias 27.4MHz ↔ 27.6MHz:
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
27 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 28 28,1
ROE
FRECUENCIA ( ANCHO DE BANDA )
DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA ( Apróximado )
27.400MHz
27.600MHz
27.542MHz
❸ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE INSTRUMENTO ANALIZADOR DE ANTENAS MFJ 259B:
En cualquier instalación donde se ensaye una antena Dipolo HF, la cual se haya realizado con línea coaxial
de longitud correctamente calculada, a intervalos constantes de frecuencias:
1. Se toman lecturas de SWR ( ROE ), R ( Zr = Componente real o resistiva ) y X ( jX = Componente
imaginaria o reactiva ), para luego tabular datos del ancho de banda original de la antena, igual
como se muestran en la imagen FIG M8-2 del programa MMANA-Gal_Basic.
NÚMERO FRECUENCIA ( MHz ) R ( Ω ) jX ( Ω ) ROE ( 50Ω )
1 26.491 65 0 1.3
2 26.591
3 26.691
2. Por cada recorte de línea coaxial, se repite el procedimiento # 1.
3. Por último, se comparan las tablas, o se cargan datos en una tabla Microsoft Excel, para graficar X
– Y por dispersión.
En el siguiente ejemplo se muestran dos capturas de datos, al realizar un recorte de 15 cm en una línea
coaxial, con 1.3 ROE en 26.491 MHz. Donde la mínima ROE y frecuencia de resonancia se han desplazado
hacia otra frecuencia ( 26.640 MHz ). En este caso, de continuar recortando la línea coaxial, es posible
trasladar dicha mínima ROE, hasta la frecuencia de resonancia original de la antena ( 27.005 MHz = Canal
04 de CB 11 metros ).
Analizando diversas antenas y frecuencias de resonancias ( Donde el analizador indica X = 0Ω ), es posible
demostrar que la longitud de resonancia “no depende del componente resistivo” ( R = 58Ω, R =
75Ω y R = 89Ω ) de la impedancia compleja, es decir, ”solo requiere presencia de ROE” ( 1.1, 1.5 Y 1.7
), pero ”no se relaciona con desequilibrios de impedancias”.
❹ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE CUALQUIER INSTRUMENTO PARA RF:
Es posible comprobar el desplazamiento de la frecuencia de resonancia, en cualquier sistema de antenas
donde la ROE ≠ 1.0, mediante cualquier instrumento de medición para RF, es decir, medidor de potencia
RF, intensidad de campo ( En la antena ), corriente de colector o de placa en la etapa final de potencia del
transmisor, medidor SWR, analizador de antenas, etc., o cualquier otro donde se aprecien respuestas del
ancho de banda de la antena.
En el ejemplo siguiente se describe el procedimiento sugerido para demostrar mediante la escala del
mismo indicador analógico de transmisión ( RF-OUT, escala entre 0 ↔ 1 ), incorporado en un equipo de
radio, marca Icom, modelo IC-271A. En este caso se tabulan datos de lecturas de intensidad de señal
transmitida, entre las frecuencias 141MHz ↔ 151MHz.
Luego, se procede a recortar un fragmento 8 centímetros en la longitud en la línea coaxial. Se vuelven a
tabular datos y graficar, para verificar hacia cual frecuencia se ha desplazado la mejor lectura de señal,
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151
RF-OUT
FRECUENCIA ( EN MHz )
RESPUESTA DEL ANCHO DE BANDA DE LA ANTENA, SEGÚN EL INDICADOR RF-OUT DEL EQUIPO IC-271A
según la escala del indicador RF-OUT. En este caso, la mejor respuesta del sistema de antena, se ha
desplazado desde 145MHz, hasta 144MHz:
Esta gráfica será la misma, si usamos medidor de intensidad de campo o RFS próximo o cercano la antena,
vatímetro conectado en serie con la línea coaxial, amperímetro en serie a la alimentación de la etapa final
RF del radio, etc.
NOTA IMPORTANTE
Mediante instrumento RFS es posible verificar que no exista irradiación en la línea coaxial, esto con el
propósito de evitar asociar sus efectos, con el estudio del desplazamiento de la frecuencia de resonancia
y específicamente para el caso de antenas Dipolos horizontales perfectamente balanceadas, donde
ambos brazos irradían similar energía. Indiferente de la corriente I3 , en presencia de ROE, al modificar
la longitud en la línea coaxial, la variación de jX “siempre desplazará la respuesta del sistema hacía otras
frecuencias”.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150
RF-OUT
FRECUENCIA ( EN MHz )
RESPUESTA DEL ANCHO DE BANDA DE LA ANTENA, SEGÚN EL INDICADOR RF-OUT DEL EQUIPO IC-271A
CONCLUSIONES SOBRE LAS 11 ACLARATORIAS O ENUNCIADOS TEÓRICOS
 El mejor equilibrio de impedancias ( Baja ROE ), no necesariamente indica
optimización del sistema. Para lograr correcta optimización y mayor eficiencia del sistema de
línea ↔ antena, prioritariamente se deben respetar las longitudes de resonancias o cancelar
reactancias, para después corregir los desequilibrios de impedancias ( Ambos procesos son
necesarios ).
 La impedancia compleja de una antena, está conformada de parte real o resistiva ( Zr. Absorbe
potencia del transmisor ) y parte imaginaria o reactiva ( jX. Adiciona pérdidas y casi no absorbe
potencia ).
 En la frecuencia de resonancia jX = 0.0Ω ( Exclusivamente para cargas complejas, no se
relaciona para cargas resistivas, ni desequilibrios de impedancias ).
 En sistemas de antenas, cada variación de reactancia, se asocia a una longitud y
frecuencia específica. Las cargas resistivas y circuitos RLC de corriente alterna, carecen de
longitudes ( Distribución de ondas en la línea de transmisión, antena y su entorno ).
 De no cancelar reactancias ( jX ≠ 0.0Ω ), el sistema de antena será resonante para
otra frecuencia. Para volver a entrar en resonancia existen 4 opciones posibles: ❶ Modificar la
longitud de antena. ❷ Modificar la longitud de la línea. ❸ Adicionar dispositivos capacitivos o
inductivos. ❹ Desplazar la frecuencia del transmisor.
 El incremento de jX, aumenta las pérdidas en el sistema.
 Para un mismo circulo de ganma constante, el radio o módulo del coeficiente de reflexión
permanece constante al modificar la longitud de la línea coaxial, pero la variación en su ángulo
modifica la jX que se ve desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( Zi ).
 La variación de jX en la Zi, hace que el transmisor vea desplazado el ancho de banda de la antena,
incluyendo la ROE.
 Una línea coaxial de longitud múltiplo de 1/2λ, no varía el ángulo del coeficiente de reflexión.
 Contrario a la mala interpretación de la teoría, mediante recortes en la línea coaxial, es
posible desplazar la frecuencia de resonancia de la antena, lo cual a su vez desplaza su ancho de
banda y hace posible que se vea modificada la ROE en una frecuencia específica, vista desde el
transmisor. Esta realidad o propiedad del cable coaxial aplica para cualquier banda, cuanto mayor
sea la ROE y a mayor frecuencia, menor cantidad de cable coaxial debe recortarse para desplazar
dicha ROE.
LONGITUD DEL CABLE COAXIAL
Las Ondas Electromagnéticas en el espacio libremente viajan a la velocidad de la Luz, pero dicha
velocidad varía dependiendo del medio en que se propague. La RF que se transporta por la línea de
transmisión, tiene menor velocidad de propagación ( 60% a 95% menos ).
Para cualquier impedancia característica de cable coaxial, la Longitud de Resonancia se calcula usando
múltiplos de 1/2λ y multiplicado por el factor de velocidad de propagación ( VP ) del mismo cable coaxial.
Ejemplo: Para la banda de 40 metros, usando 7.1 MHz como frecuencia central del rango y empleando
cable coaxial RG8/U con VP de 0.82, el cálculo sería: 150 dividido entre 7.1 y multiplicado por 0.82, el
resultado = 17.32 metros ( Longitudes correctas: 17.32 metros, 34.64 metros, 51.97 metros, etc. ).
Generalmente en el mercado hay disponible tres tipos de cables coaxiales con diferentes VP ( 0.66, 0.70 y
0.82 ), visualmente reconocible observando el tipo de material aislante central. Si dicho aislante es
transparente, o se observa que es de cualquier material polietileno, la VP es 0.66 ( Fotografía siguiente
izquierda ). Para aislante de teflón sólido la VP = 0.70 ( Fotografía central ). Para espuma de teflón o foam,
la VP = 0.8 ( Fotografía derecha. No siempre, pero en este caso se adiciona papel de aluminio entre la
malla y el aislante central ). Existen otros tipos de aislantes, tales como hule, aire con separadores
espirales de diferentes materiales, etc. La gráfica siguiente muestra ( En color verde ) longitudes físicas
equivalentes a 1/2λ, o longitudes múltiplos a usar para los tres tipos de cables coaxiales típicos del
mercado:
PREGUNTAS TÍPICAS, RELACIONADAS AL TEMA
¿ PORQUÉ EL USO DE LÍNEAS MÚLTIPLOS DE 1/2λ ?
Respuestas de mayores relevancias:
① Garantía de lecturas veraces en instrumentos de medición, en especial al realizar ajustes en la antena.
Si cortocircuitamos o abrimos el circuito en uno de los extremos de la línea coaxial, o si conectamos
cualquier antena desequilibrada, en el extremo opuesto de ésta solo se aprecia su valor real, si dicha
línea coaxial es de longitud múltiplo de 1/2λ.
②Garantía de ajustar la verdadera longitud resonante de la antena, logrando mayor eficiencia de la
misma y facilitando procesos correctores de desequilibrios de impedancias.
③ No desmejora el ancho de banda de la antena, visto desde el transmisor.
④ Menores posibilidades de pérdidas en la línea ( Igual como en cualquier circuito resonante en serie ).
⑤ Se garantizan mejores respuestas en bandas de Radioaficionados, debido a que éstas son de
frecuencias armónicas. Ejemplo: Una longitud calculada para banda de 80 Metros, es resonante para
bandas 40, 20, 15, 10 Metros y otros. En las fotografías siguientes se demuestra un ejemplo de cable
RG8/U calculado para transmitir en banda de 40 Metros ( 7.1 MHz ), cortocircuitado en el extremo que
conecta a la antena ( Igualmente sucederá con carga ≠ 50Ω ). Observe la resonancia ( Donde X = 0Ω, o
aproximado ) en frecuencias armónicas, mientras que en banda de 80 Metros no hay resonancia ( 3.8MHz,
X = 219Ω ).
⑥ Recortando la longitud física en el cable coaxial, es posible ubicar la longitud exacta, cuya
impedancia compleja conjugada, sea la que mejor se adapte a la salida del transmisor ( Para máxima
transferencia de energía, el transmisor debe ver su impedancia compleja conjugada ).
¿ DE NO RESPETAR EL USO DE LÍNEAS MÚLTIPLOS DE 1/2λ ?
De lograr perfecto equilibrio ( 1.0 ROE ), habrá conseguido las correctas longitudes de resonancias y solo
será ligeramente afectada en ancho de banda .
Si logra buen equilibrio, con mínima ROE desde 1.1 hasta 1.5, el sistema será optimo y aunque existan
pérdidas debido a que la antena está fuera de su longitud resonante original, la acción transformadora
del cable coaxial tiene la posibilidad de cancelar las reactancias, haciendo que el sistema funcione bien y
con pocos riesgos de daños en la etapa final del transmisor.
Una antena con parámetros alterados no es la más eficiente, pero no necesariamente emite mal, uno de
los problemas sería para el caso en que los ajustes generen acortamiento significativo en su longitud física
( Más notorios en antenas móviles de considerables longitudes reducidas ), posiblemente afecte
negativamente su Diagrama de Radiación ( Diferencias desproporcionales entre la medición de ROE e
intensidad de campo, alrededor de la antena ).
Al cambiar de bandas habrá mayor posibilidad de incrementar pérdidas, desadaptaciones de impedancias
y desplazamientos de frecuencias de resonancias, entre otros detalles cuya importancia quizás resulten de
poca relevancia para Colegas y técnicos instaladores de antenas.
¿ QUE LONGITUD DE CABLE COAXIAL DEBERÍA USAR ?
Es de libre escoger entre depender o no, de la longitud del cable coaxial.
① En HF con pequeñas λ ( Ejemplos: Antenas comerciales de longitudes fijas para bandas 10, 15 y CB11
Metros ): Resultaría mejor “no alterar longitudes teóricas o de fábrica en las antenas” y usar cables
coaxiales con longitudes ligeramente mayores de las que se aproximen a sus múltiplos de 1/2λ. Luego
de realizar el montaje, “si existe alta ROE en la frecuencia central del rango”, es posible recortar
fragmentos de cable coaxial para verificar variaciones de lecturas en los instrumentos ( Roímetro y
medidor RFS ) y continuar recortando la longitud del cable coaxial, hasta obtener mínima ROE y máxima
RFS en la frecuencia central del rango.
② Para el resto de las bandas HF ( No siempre posible en HF 80 y MF 160 Metros ): Es preferible usar
cables coaxiales cortados a longitudes teóricas y en caso de antenas de construcción casera ( Dipolos ),
cortarlas ligeramente mayor de las longitud calculada. En el momento del montaje, optimizar variando
longitudes físicas en la antena y ajustando sus parámetros hasta obtener mínima ROE en la frecuencia
central del rango deseado.
En el artículo “ENSAYOS CON DIPOLOS.pdf“ se sugieren técnicas para variar o ajustar parámetros en
antenas dipolos:
El uso de instrumento analizador de antenas, permite medir la impedancia compleja del sistema, por lo
tanto hace posible determinar las correctas longitudes de resonancias en la línea coaxial y antena,
independientemente de la desadaptación de impedancias. El ejemplo siguiente muestra la optimización
de una antena Dipolo, acoplada a la línea coaxial de 50Ω ( Correctamente cortada a 1/2λ ), mediante un
balun 1:1 de voltaje ( 50Ω ↔ 50Ω ) y la cual determinó impedancia de Z = 62.0 +j5.0Ω, en su longitud de
resonancia ( Con 1.2 ROE ):
Además de los procedimientos o técnicas para variar la impedancia en antenas Dipolos, igualmente es
posible adaptar la relación de conversión de impedancias en el balun, que mejor se adapte a dicho
Dipolo ( Procedimiento descrito en el artículo “Balun, Centro de Antena y Dipolos.pdf“ ). En este caso se
modificó la relación de un balun 1:1, construido con 3 bobinas de 11 espiras C/U ( 22 espiras en ambos
devanados ), al cual se adicionaron 2 espiras en el devanado que conecta hacía el Dipolo, determinando
conversión de impedancias de 1.19:1 ( 50Ω ↔ 59.5Ω ), transformando o haciendo que se vea una
impedancia de Z = 52.0 +j3.0Ω, logrando el 1.0 ROE y sin darle importancia al ligero desplazamiento de la
frecuencia de resonancia unos pocos KHz ( La Dipolo se ve ligeramente pequeña ).
Nota: Resulta poco apreciable y antieconómico el corte de longitud de la línea coaxial en bandas con
grandes λ, donde en oportunidades la distancia necesaria no determina por lo menos 1/2λ y donde los
recortes de 10 ó 20 centímetros son eléctricamente pequeños como para apreciar cambios significativos,
sino que habría que realizar recortes de 1 y hasta de 2 metros de longitud por cada prueba ( Generalmente
RG8/U, RG213 ó equivalente ).
③ Antenas dualband, multibandas, o por armónicos: Para minimizar pérdidas y desequilibrios al
cambiar de bandas, se sugiere calcular la 1/2λ que se aproxime al mínimo común múltiplo de la mayoría de
frecuencias a usar.
④ Antenas para automóviles: Debido a la incorporación de bobinas y ajustes de longitud física, no se
sugiere longitud específica en el cable coaxial, pero dependiendo de la λ ( En especial CB 11 Metros ) los
mejores resultados se obtienen usando la mayor longitud física posible en la antena y adaptar la longitud
del cable coaxial que mejor la acople al transmisor, es decir, luego de ajustar la máxima longitud en la
antena, seleccionar la frecuencia de su preferencia en el transmisor y por último se debe recortar la
longitud del cable coaxial, hasta obtener máxima lectura de intensidad de señal RFS alrededor de la
antena.
Notas: Girando 360 grados alrededor del automóvil, con el RFS a una distancia constante de la antena,
permite saber hacia cual dirección de dicho automóvil, se emite mejor señal. Para mejores resultados, el
elemento irradiante de la antena debe montarse lo más distante posible de la carrocería metálica.
⑤ Antenas fijas VHF y UHF: Antes de realizar el montaje, es preferible ajustar dicha
antena mediante un cable patrón ( Línea de longitud resonante, pero eléctricamente
corta ) y al culminar los ajustes es conveniente conectar el cable definitivo para volver a
verificar lecturas.
Para técnicos en el área, que eventualmente instalan antenas VHF y UHF en un rango
específico, de ser posible, comprobar los cables patrones con instrumento analizador (
Procedimiento indicado en manual del MFJ-259B,” Testeo y sintonizado de adaptadores y
líneas de transmisión “, desde 1.8 hasta 170 MHz ).
De ser posible, es preferible ajustar antenas, conectándolas directamente al analizador.
Nota: El cálculo exacto del múltiplo de 1/2λ, se dificulta al instalar antenas fijas VHF y UHF
con líneas coaxiales eléctricamente largas. Las pérdidas por longitud eléctrica y el
predominio de la impedancia característica del cable coaxial, harán que los acoples de impedancias
antena ↔ línea, no representen mayores problemas.
⑥ Al desconectar instrumentos o equipos en serie a la línea coaxial, en VHF y HF de corta λ,
seguramente se desplace la frecuencia de resonancia y de mínima ROE, por lo tanto se sugiere leer las
instrucciones en relación con la longitud del tramo de cable coaxial asociado a dicho equipo o instrumento.
⑦ Verificar la transparencia del cable coaxial: Comprobar resonancia, cortocircuitando el extremo que
conecta a la antena y el otro extremo se conecta directamente al instrumento analizador. En la frecuencia
de resonancia debería indicar aproximado a cero Ω resistivos y reactivos ( Dependiendo de calidad del
cable y longitud física ), de no ser así, se sugiere recortar la longitud del mismo cable coaxial, en pequeños
tramos, hasta obtener resonancia en la frecuencia deseada. A continuación un ejemplo en 7.1 MHz,
observe que desde 6.975 MHz y 7.187 MHz ligeramente incrementa jX ( X = 2Ω ).
⑧ Para cualquiera de los procedimientos anteriores, se sugiere iniciar ajustes en la menor frecuencia
del rango deseado y de ser posible complementar con mayor indicación RFS alrededor de la antena. El
siguiente instrumento medidor RFS de construcción casera ( Improvisado ), se construye con material de
desecho y de poca importancia en valores de sus componentes ( No requiere buena selectividad de
frecuencia, ni conectar a nada, solo medir presencia e intensidad de RF ), aunque la mayoría de roímetros
que tienen una antena y escala RFS en el selector, son medidores de intensidad RF:
COMENTARIOS FINALES
En la WEB se ha publicado el siguiente diagrama sencillo, el cual permite seleccionar 2 antenas → 1 radio,
ó 2 radios → 1 antena, además de 3 adaptadores línea ↔ transmisor. El mismo se diseñó con el
propósito que el lector compruebe algunas de las situaciones que suelen presentarse al variar la longitud
física del cable coaxial, o al adicionar Adaptador Stub.
“ANTES DE SU USO ES NECESARIO ADVERTIR QUE” el riesgo de presencia de RF en la sala de radios,
incrementa al incorporar Adaptadores Stubs en la línea coaxial, próximos o en el extremo que conecta al
transmisor. Esta irradiación se debe a que mediante teorías de admitancias, dichos dispositivos logran
perfecto equilibrio del sistema ( 1.0 ROE ), haciendo posible que el transmisor vea su impedancia compleja
conjugada y por lo tanto entregue su máxima potencia. Pero estos procedimientos a pesar de mejorar
corrientes del sistema, no mejoran ni modifican la resistencia de radiación de la antena, la cual solo
consumirá la potencia que ésta le permita ( El resto de la energía se consumirá en el resto del sistema ).
Las imágenes anteriores muestran mínima presencia de RF ( Antena HF 10 metros = 28.2MHz ), y su
considerable incremento al incorporar un adaptador Stub, el cual hace posible usar dicha antena en banda
de 15 metros ( 21.35MHz ). Para minimizar este efecto en antenas no resonantes, conviene cancelar
reactancias, hacía el extremo de la línea que conecta en la antena, o desde ella misma.
En la WEB también se han publicado dos antenas comunes ( Windom y Dipolo Plegado ) modificadas en
longitudes, superando los diseños originales, gracias a las bondades que nos ofrece el uso de longitudes
específicas, tanto en la línea coaxial, como en el balun y en la misma antena.
Sus principios de funcionamientos se deben a que exclusivamente para sistemas de 50 Ω, el balun coaxial
de longitud reducida ( 171° ) cumple doble función; ❶ Relación de conversión de impedancias de 3.8:1 (
190 Ω ↔ 50 Ω ). ❷ Cancelar perfectamente las componentes reactivas causadas por la antena de
longitud reducida ( λ -10% ), determinando excelente factor de calidad ( Q = Relación existente entre
impedancias reactivas y resistivas ).
En las imágenes siguientes se muestran resonancias constantes y bajos componentes reactivos en casi
todo su extraordinario ancho de banda. Esta cualidad la hace única entre la mayoría de antenas conocidas
hasta la fecha, las cuales solo permiten resonancias en estrechos segmentos de frecuencias.
Ancho de banda visto con 20 miliWatts del analizador ( Rojo = componente resistiva. Azul = componente
reactiva ):
Ancho de banda medido con roímetro analógico y aproximadamente 20 Watts de potencia RF.
Nota: Hasta el momento no he determinado parámetros instalada en forma de V invertida, solo se ha
usado en bandas HF de corta λ, VHF y UHF, incluyendo telefonía móvil celular, sistemas de automatización
a distancia, dispositivos a control remoto y Wifi 2.4 GHz.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
23,19 23,69 24,19 24,69 25,19 25,69 26,19 26,69 27,19 27,69 28,19
IMPEDANCIAENOHMIOS(Ω)
FRECUENCIA ( MHz )
FACTOR "Q" EN DIPOLO PLEGADO λ-10%, CON BALUN DE 171°, PROBADO EN HF
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 25,5 26 26,5 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30
ROE(CONROÍMETROANALÓGICO
)
FRECUENCIA ( MHz )
ANCHO DE BANDA EN ANTENA DIPOLO PLEGADO DE λ -10%, CON BALUN COAXIAL DE 171°
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
26,1 26,3 26,5 26,7 26,9 27,1 27,3 27,5 27,7 27,9 28,1 28,3
ROE(ROÍMETROANALÓGICO)
FRECUENCIA ( MHz )
ANCHON DE BANDA EN ANTENA DIPOLO WINDOM λ -10%, CON BALUN COAXIAL DE 171°
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
Debido a la escasa información que vincule la resonancia en procesos de optimización de sistemas de
antenas, sencillamente se sugiere lectura del Manual de Instrucciones – MFJ256B, Rev. 1, con fecha 22-02-
2006 ( Analizador de ROE para HF / VHF. En especial las páginas #12, #13 y #17 ), cuyos principios
cumplen con la ARRL, se puede ubicar desde la WEB en formato PDF y traducido al español, por el Colega
Ezequiel Reinaldi ( www.qrz.com/db/LU1FP ).
REFLEXIONES
Comentario particular: No se debe negar la existencia de una realidad que se desconoce.
Desde temprana edad, como entusiasta y futuro Radioaficionado, participé en instalaciones de estaciones
de radios, siempre admirando las técnicas y cálculos realizados por Colegas expertos de la época. Luego,
en mi adolescencia, con el conocimiento heredado y como estudiante de Electrónica, en el área de las
comunicaciones tuve particular interés en aprender la teoría que me permitió analizar situaciones y
fenómenos casi inexplicables, que comúnmente afectan o favorecen nuestras instalaciones de antenas. En
la actualidad, con mayores recursos para el aprendizaje y con más de 40 años optimizando empleando las
bondades que nos ofrece el uso de longitudes resonantes en cables coaxiales, como aporte para mis
Colegas Radioaficionados y profesionales que laboran en el área las comunicaciones, tuve la iniciativa de
escribir el presente artículo, empleando recursos y lenguaje lo más sencillo posible ( Sin perder lo didáctico
), con la finalidad que el lector adquiera conocimientos básicos o aclarar posibles dudas. Igualmente sirve
de reflexión para Colegas profesionales expertos, que desinteresadamente y de buena voluntad publican
en la WEB opiniones, comentarios o artículos para el conocimiento, pero considerando estas realidades
como un viejo mito, creando confusiones y discusiones innecesarias entre Colegas. Si desea aportar
información para adicionar al presente artículo, favor ponerse en contacto vía correo electrónico:
ramon.miranda811@hotmail.com , ramon.miranda811@yahoo.com , ramon.miranda811@gmail.com
Este y otros artículos que he escrito, son de libre uso y sus últimas versiones siempre estarán disponibles
en www.qrz.com/db/YY5RM o ingresando a www.qrz.com ( YY5RM en el buscador ).
Hasta la próxima. 73´S. QRV.
Por: Ramón Miranda.
Instructor de electrónica, en el Radio Club Venezolano.
31-03-2019.

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Antenas yagi uda
Antenas yagi udaAntenas yagi uda
Antenas yagi udaArkso
 
diseno-y-simulacion-antena-patch
diseno-y-simulacion-antena-patchdiseno-y-simulacion-antena-patch
diseno-y-simulacion-antena-patchjoshsepe
 
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmisionEdison Coimbra G.
 
Antenas y líneas de transmisión
Antenas y líneas de transmisiónAntenas y líneas de transmisión
Antenas y líneas de transmisiónHumberto Gordillo
 
Redes de Telecomunicaciones cap3
Redes de Telecomunicaciones cap3Redes de Telecomunicaciones cap3
Redes de Telecomunicaciones cap3Francisco Apablaza
 
Guías de onda
Guías de ondaGuías de onda
Guías de ondaabemen
 
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...nica2009
 
lineas de transmision y guias de onda
lineas de transmision y guias de ondalineas de transmision y guias de onda
lineas de transmision y guias de ondaliberaunlibroupeg
 
4. Parámetros espaciales de las antenas
4. Parámetros espaciales de las antenas4. Parámetros espaciales de las antenas
4. Parámetros espaciales de las antenasEdison Coimbra G.
 
Parámetros de las Líneas de Transmisión
Parámetros de las Líneas de TransmisiónParámetros de las Líneas de Transmisión
Parámetros de las Líneas de TransmisiónGonzalo Verdaguer
 
Tipos de antenas
Tipos de antenasTipos de antenas
Tipos de antenasSamuel
 
Mod demod am_2014_1(1)
Mod demod am_2014_1(1)Mod demod am_2014_1(1)
Mod demod am_2014_1(1)gmeneses23
 
3) sistemas de sonido
3) sistemas de sonido3) sistemas de sonido
3) sistemas de sonidoGonella
 

La actualidad más candente (20)

Antenas(ejercicios)
Antenas(ejercicios)Antenas(ejercicios)
Antenas(ejercicios)
 
Líneas de transmisión
Líneas de transmisiónLíneas de transmisión
Líneas de transmisión
 
Antenas yagi uda
Antenas yagi udaAntenas yagi uda
Antenas yagi uda
 
diseno-y-simulacion-antena-patch
diseno-y-simulacion-antena-patchdiseno-y-simulacion-antena-patch
diseno-y-simulacion-antena-patch
 
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision
6.2 Propagacion de oonda en linea de transmision
 
Antenas y líneas de transmisión
Antenas y líneas de transmisiónAntenas y líneas de transmisión
Antenas y líneas de transmisión
 
6.3 Parametros de antenas
6.3 Parametros de antenas6.3 Parametros de antenas
6.3 Parametros de antenas
 
Redes de Telecomunicaciones cap3
Redes de Telecomunicaciones cap3Redes de Telecomunicaciones cap3
Redes de Telecomunicaciones cap3
 
Guías de onda
Guías de ondaGuías de onda
Guías de onda
 
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...
Lecture 7 probabilidad de error de transmisión pcm. formateo de señales dpcm,...
 
lineas de transmision y guias de onda
lineas de transmision y guias de ondalineas de transmision y guias de onda
lineas de transmision y guias de onda
 
tipos de antenas
tipos de antenastipos de antenas
tipos de antenas
 
Tema ii
Tema iiTema ii
Tema ii
 
4. Parámetros espaciales de las antenas
4. Parámetros espaciales de las antenas4. Parámetros espaciales de las antenas
4. Parámetros espaciales de las antenas
 
Parámetros de las Líneas de Transmisión
Parámetros de las Líneas de TransmisiónParámetros de las Líneas de Transmisión
Parámetros de las Líneas de Transmisión
 
Antenas
AntenasAntenas
Antenas
 
Tipos de antenas
Tipos de antenasTipos de antenas
Tipos de antenas
 
Fundamentos de Antenas
Fundamentos de AntenasFundamentos de Antenas
Fundamentos de Antenas
 
Mod demod am_2014_1(1)
Mod demod am_2014_1(1)Mod demod am_2014_1(1)
Mod demod am_2014_1(1)
 
3) sistemas de sonido
3) sistemas de sonido3) sistemas de sonido
3) sistemas de sonido
 

Similar a Teoría de la longitud del cable coaxial y desplazamiento de la frecuencia de resonancia

Similar a Teoría de la longitud del cable coaxial y desplazamiento de la frecuencia de resonancia (20)

Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia
Desplazamiento de la Frecuencia de ResonanciaDesplazamiento de la Frecuencia de Resonancia
Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia
 
Tipos de antenas y aplicaciones
Tipos de antenas y aplicacionesTipos de antenas y aplicaciones
Tipos de antenas y aplicaciones
 
Teoría de SWR- Lic. Edgardo Faletti-2001
Teoría de SWR- Lic. Edgardo Faletti-2001Teoría de SWR- Lic. Edgardo Faletti-2001
Teoría de SWR- Lic. Edgardo Faletti-2001
 
03 antenas y-lineas_de_transmision-es-v3.0-notes
03 antenas y-lineas_de_transmision-es-v3.0-notes03 antenas y-lineas_de_transmision-es-v3.0-notes
03 antenas y-lineas_de_transmision-es-v3.0-notes
 
Mas sobre lineas de transmision
Mas sobre lineas de transmisionMas sobre lineas de transmision
Mas sobre lineas de transmision
 
roe cero
roe ceroroe cero
roe cero
 
4 líneas de tx
4 líneas  de tx4 líneas  de tx
4 líneas de tx
 
proyecto
proyectoproyecto
proyecto
 
acoples de lineas
acoples de lineasacoples de lineas
acoples de lineas
 
Microondas conceptos basicos
Microondas conceptos basicosMicroondas conceptos basicos
Microondas conceptos basicos
 
Capitulo2
Capitulo2Capitulo2
Capitulo2
 
Trabajo Sobre Armonicos
Trabajo Sobre ArmonicosTrabajo Sobre Armonicos
Trabajo Sobre Armonicos
 
Trabajo Sobre Armonicos
Trabajo Sobre ArmonicosTrabajo Sobre Armonicos
Trabajo Sobre Armonicos
 
Emc aspectos prácticos
Emc  aspectos prácticosEmc  aspectos prácticos
Emc aspectos prácticos
 
Antenas
AntenasAntenas
Antenas
 
Sesion 4
Sesion 4Sesion 4
Sesion 4
 
Analopro
AnaloproAnalopro
Analopro
 
Lineas1 120209195127-phpapp01
Lineas1 120209195127-phpapp01Lineas1 120209195127-phpapp01
Lineas1 120209195127-phpapp01
 
Lineas 1
Lineas 1Lineas 1
Lineas 1
 
Antenas
AntenasAntenas
Antenas
 

Último

ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptMarianoSanchez70
 
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfElaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfKEVINYOICIAQUINOSORI
 
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptaCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptCRISTOFERSERGIOCANAL
 
NTP- Determinación de Cloruros en suelos y agregados (1) (1).pptx
NTP- Determinación de Cloruros  en suelos y agregados (1) (1).pptxNTP- Determinación de Cloruros  en suelos y agregados (1) (1).pptx
NTP- Determinación de Cloruros en suelos y agregados (1) (1).pptxBRAYANJOSEPTSANJINEZ
 
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALCHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALKATHIAMILAGRITOSSANC
 
Magnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMagnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMarceloQuisbert6
 
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdf
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdfosciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdf
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdfIvanRetambay
 
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASTEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASfranzEmersonMAMANIOC
 
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptx
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptxMapas y cartas topográficas y de suelos.pptx
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptxMONICADELROCIOMUNZON1
 
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdfCristhianZetaNima
 
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfReporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfMikkaelNicolae
 
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptx
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptxCARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptx
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptxvalenciaespinozadavi1
 
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedica
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedicaIngeniería clínica 1 Ingeniería biomedica
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedicaANACENIMENDEZ1
 
Tinciones simples en el laboratorio de microbiología
Tinciones simples en el laboratorio de microbiologíaTinciones simples en el laboratorio de microbiología
Tinciones simples en el laboratorio de microbiologíaAlexanderimanolLencr
 
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADO
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADOPERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADO
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADOFritz Rebaza Latoche
 
clases de porcinos generales de porcinos
clases de porcinos generales de porcinosclases de porcinos generales de porcinos
clases de porcinos generales de porcinosDayanaCarolinaAP
 
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpaca
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpacaReporte de Exportaciones de Fibra de alpaca
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpacajeremiasnifla
 
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptx
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptxProcesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptx
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptxJuanPablo452634
 
desarrollodeproyectoss inge. industrial
desarrollodeproyectoss  inge. industrialdesarrollodeproyectoss  inge. industrial
desarrollodeproyectoss inge. industrialGibranDiaz7
 
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotenciales
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotencialesUNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotenciales
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotencialesElianaCceresTorrico
 

Último (20)

ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
 
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfElaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
 
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptaCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
 
NTP- Determinación de Cloruros en suelos y agregados (1) (1).pptx
NTP- Determinación de Cloruros  en suelos y agregados (1) (1).pptxNTP- Determinación de Cloruros  en suelos y agregados (1) (1).pptx
NTP- Determinación de Cloruros en suelos y agregados (1) (1).pptx
 
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALCHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
 
Magnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMagnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principios
 
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdf
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdfosciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdf
osciloscopios Mediciones Electricas ingenieria.pdf
 
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASTEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
 
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptx
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptxMapas y cartas topográficas y de suelos.pptx
Mapas y cartas topográficas y de suelos.pptx
 
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf
04. Sistema de fuerzas equivalentes II - UCV 2024 II.pdf
 
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfReporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
 
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptx
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptxCARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptx
CARGAS VIVAS Y CARGAS MUERTASEXPOCI.pptx
 
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedica
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedicaIngeniería clínica 1 Ingeniería biomedica
Ingeniería clínica 1 Ingeniería biomedica
 
Tinciones simples en el laboratorio de microbiología
Tinciones simples en el laboratorio de microbiologíaTinciones simples en el laboratorio de microbiología
Tinciones simples en el laboratorio de microbiología
 
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADO
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADOPERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADO
PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA APLICADO
 
clases de porcinos generales de porcinos
clases de porcinos generales de porcinosclases de porcinos generales de porcinos
clases de porcinos generales de porcinos
 
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpaca
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpacaReporte de Exportaciones de Fibra de alpaca
Reporte de Exportaciones de Fibra de alpaca
 
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptx
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptxProcesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptx
Procesos-de-la-Industria-Alimentaria-Envasado-en-la-Produccion-de-Alimentos.pptx
 
desarrollodeproyectoss inge. industrial
desarrollodeproyectoss  inge. industrialdesarrollodeproyectoss  inge. industrial
desarrollodeproyectoss inge. industrial
 
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotenciales
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotencialesUNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotenciales
UNIDAD 3 ELECTRODOS.pptx para biopotenciales
 

Teoría de la longitud del cable coaxial y desplazamiento de la frecuencia de resonancia

  • 1. LONGITUD DEL CABLE COAXIAL Y NODOS Por: Ramón Miranda, YY5RM ( ramon.miranda811@hotmail.com ) Saludos Colegas. Un tema de discusión y controversias comúnmente entre Radioaficionados, es el de longitudes físicas a usar en cables coaxiales de nuestros sistemas de antenas. Existen diversas opiniones y argumentos sustentados sobre bases teóricas, en la WEB hay suficiente información técnica sobre el tema, con alto nivel de ingeniería y donde se demuestra la no dependencia de la longitud a usar en cables coaxiales. Sin embargo, cuando instalamos estaciones de radio, nos conseguimos con “realidades y situaciones aparentemente fuera de lógica ( Más notorias en HF de corta longitud de onda )”, las cuales nos hacen dependiente de la longitud en la línea coaxial, igualmente indicadas en la teoría, fácil de analizar, e incluso conocidas por muchos Colegas expertos en el área, pero típicamente no la vinculan al tema. En la mayoría de estudios y artículos sobre longitudes físicas en líneas de transmisión, emplean terminología confusa para principiantes, generalizando sistemas ideales y equivocadamente relacionando con desequilibrios de impedancias, sin vincular el “desplazamiento de la frecuencia de resonancia original de la antena” y su comportamiento en el espectro, siendo éstas las principales razones y temas del presente artículo. En oportunidades se empleará un lenguaje familiarmente comprensible, con sus debidas aclaratorias y enunciados teóricos al inicio del artículo, solo para ROE inferiores de 2.0, impedancias características de 50 ohmios y velocidades de propagaciones típicas existentes en el mercado. Esperando sea de utilidad, sirva de herramienta inicial para optimización de nuestras estaciones de radio y aprendizaje.
  • 2. INDICE  Teoría resumida y aplicada al tema ( Son 11 aclaratorias o enunciados ). 1. Perfecto equilibrio de impedancias ( Modo plano )……………………………………………………..Pág. 2 2. Desequilibrio de impedancias ( ROE ó SWR )……………………………………………………………….Pág. 3 3. Longitud eléctrica del cable coaxial……………………………………………………………………………..Pág. 5 4. Factor de pérdida de potencia en el cable coaxial, causado por alta ROE…………………….Pág. 5 5. Variación de impedancia a lo largo de la línea coaxial………………………………………………….Pág. 6 6. Aspectos básicos de la Carta de Smith, solo para sistemas de antenas de 50Ω…………….Pág. 7 7. Línea coaxial de longitud eléctrica que tiende al infinito…………………………………………….Pág. 13 8. Zi = 50Ω, pero con ZL ≠ Zo…………………………………………………………………………………………Pág. 14 9. Frecuencia y longitud de resonancia en la antena…………………………..……………………….…Pág. 14 10. Frecuencia y longitud de resonancia en la línea coaxial………………………………………………Pág. 19 11. Desplazamiento de la frecuencia de resonancia…………………………………………………………Pág. 21  Comprobar el desplazamiento de la frecuencia de resonancia 1. Mediante instrumento medidor de ROE…………………………………………………….………………Pág. 22 2. Mediante software de ordenador ( MMANA-GAL_Basic y Smith V 4.0 )…………………….Pág. 25 3. Mediante instrumento analizador de antenas………………………………………………….………..Pág. 31 4. Mediante cualquier instrumento para RF…………………………………………………………………..Pág. 32  Conclusiones sobre las 11 aclaratorias o enunciados teóricos………………………………………….Pág. 34  Longitud del Cable Coaxial……………………………………………………………………………………………….Pág. 35  Preguntas típicas, relacionadas al tema 1. ¿ Porque el uso de líneas con longitudes múltiplos de 1/2λ ?........................................Pág. 36 2. ¿ De no respetar la longitud de la línea ?........................................................................Pág. 37 3. ¿ Qué longitud de Cable Coaxial debería usar ?..............................................................Pág. 38  Comentarios finales…………………………………………………………………………………………….……………Pág. 42  Bibliografía recomendada…………………………………………………………………………………………………Pág. 45  Reflexiones……………………………………………………………………………………………………………………….Pág. 45 TEORÍA RESUMIDA Y APLICADA AL TEMA ( Observe que en algunas aclaratorias o enunciados teóricos, resulta necesario vincular con temas de resonancias ) ① Un cable coaxial es de 50 ohmios ( Zo = 50 Ω ), si al conectarle una carga puramente resistiva de 50 ohmios en uno de sus extremos ( ZL = 50Ω ), también veremos 50 ohmios puros en el extremo opuesto de éste ( Zi = 50Ω ), independiente de su longitud física y de la frecuencia usada. En estos casos de perfecto equilibrio de impedancias ( ZL = Zo = 50Ω ), la potencia de radiofrecuencia ( RF ) se consumirá totalmente en la carga y las amplitudes de ondas de voltaje y de corriente que se distribuyen a lo largo de la línea coaxial ( Línea de transmisión ) permanecen constantes, por consiguiente, la relación entre ambas magnitudes determinan impedancia constante en cualquier punto a lo largo de dicha línea coaxial ( Modo plano = Perfecto equilibrio de impedancias: ZL = Zo = Zg ). Nota: La impedancia interna del generador o transmisor, se denomina Zg .
  • 3. Esta afirmación teórica constituye la “perfección en sistemas de antenas” y es la principal razón de discusiones sobre líneas coaxiales de longitudes aleatorias. En la actualidad muchos Colegas profesionales y expertos en el área, toman reflexiones de notorios personajes que a lo largo de la historia de la RF referencian dicho enunciado, afirmando que “si se depende en la longitud de la línea coaxial, es porque algo está mal en su sistema de antena” ( Desconocimiento total de la realidad y falta de vinculación con teorías de longitudes de resonancias, las cuales “no se relacionan con desequilibrios de impedancias” ). En instalaciones de radio esto aplica para el estricto caso donde bajo ciertas condiciones, la antena determine 1.0 ROE ( Relación de Ondas Estacionarias ) “exclusivamente en su frecuencia de resonancia”. Esta condición puntual no admite pérdidas ( Situación difícil de lograr, incluso al instalar las mejores antenas del mercado), ni residuos reactivos, por lo tanto al modificar la longitud de la línea coaxial, desde el extremo que conecta al transmisor, no se verá transformada la impedancia de la antena, ni desplazada la frecuencia de resonancia de todo el sistema. En los siguientes ejemplos virtuales, realizados mediante el programa MMANA-Gal_Basic, demuestran ROE perfecta ( SWR = 1.0 ), para una antena con impedancia puramente resistiva de 50 ohmios ( Escala vertical izquierda: R = 50Ω ) y sin componentes reactivos ( Escala vertical derecha: jX = 0 ), exclusivamente en su frecuencia de resonancia ( Escalas inferiores: 144.957MHz ): ② Si la impedancia de la carga ( ZL = En este caso es la Antena ), no es igual a la impedancia característica de la línea coaxial ( ZO ), en el extremo opuesto de éste veremos la impedancia de la carga, más la que determine la línea en ese punto ( Zi = Impedancia de entrada ). Las ondas de voltaje de RF y de corriente -150 -100 -50 0 50 100 150 AMPLITUDDELVOLTAJERF LA LÍNEA COAXIAL DE LONGITUD ALEATORIA DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF EN MODO PLANO, CON 100 WATTS, CARGA RESISTIVA DE 50Ω Y 1.0 ROE.
  • 4. que se distribuyen a lo largo de la línea coaxial, variaran con amplitudes proporcionales a la desadaptación de impedancias ( y otras pérdidas ), distintas en cada punto de dicha línea y repetidamente a cada 1/2λ ( Demostrado en la aclaratoria ⑩ ). Cuando hay desequilibrio de impedancias, la porción de energía que no se consume en la carga, es reflejada en sentido contrario, es decir que, parte de la energía que viaja en un sentido ( Ondas en sentido hacia la carga o antena: Vi ó Ii = Voltaje incidente, o Corriente Incidente ), es reflejada en sentido contrario ( Ondas en sentido hacia el generador o transmisor: Vr ó Ir = Voltaje reflejado, o corriente reflejada ) y viceversa cuando hay desequilibrios en ambos extremos de la línea.  Voltaje máximo de la onda estacionaria:  Voltaje mínimo de la onda estacionaria: La relación entre estas amplitudes de voltajes máximos y voltajes mínimos ( Igual para la corriente ) a lo largo de la línea coaxial, determinan la relación de ondas estacionarias de voltaje, o simplemente ROE ( Relación de Ondas estacionarias ). ROE Si consideramos la antena como una carga resistiva, para determinar la ROE o SWR, “referencialmente”, es posible dividir ambas impedancias, usando la mayor como dividendo y la menor como divisor, ejemplos:  Antena de 50Ω y línea coaxial de 50Ω: 50Ω / 50Ω = 1.0 ROE  Antena de 75Ω y línea coaxial de 50Ω: 75Ω / 50Ω = 1.5 ROE  Antena de 25Ω y línea coaxial de 50Ω: 50Ω / 25Ω = 2.0 ROE En instalaciones de radio esto aplica siempre que haya presencia de ROE y por muy ligera que sea, se considera normal, ejemplos: -150 -100 -50 0 50 100 150 AMPLITUDDELVOLTAJERF ( ← TRANSMISOR ) LA LÍNEA COAXIAL DE 2λ ( ANTENA → ) DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF, CON 100 WATTS RF, CARGA RESISTIVA DE 100 Ó 25 OHMIOS Y 2.0 ROE.
  • 5.  Para 1.1 ROE, la ZL pudiera aproximar a 45.4Ω ó 55Ω.  Con 1.5 ROE, ZL pudiera aproximar a 33.3Ω ó 75Ω.  Para 2.5 ROE, ZL pudiera aproximar a 20Ω ó 125Ω.  Con 3 ROE, ZL pudiera aproximar a 16.6Ω ó 150Ω, etc.  ( Observar en la gráfica ∆Z de la aclaratoria ⑤ ). ③ La Longitud Eléctrica del Cable Coaxial la determina el número de longitudes de ondas que caben en él, ejemplo: Un tramo de cable coaxial de aproximadamente 55 metros de largo, representa 1λ para HF banda de 80 Metros ( Línea coaxial eléctricamente corta ), el mismo tramo de cable en HF banda de 40 Metros representaría 2λ y en HF banda de 20 Metros equivale a 4λ. Para VHF banda de 2 metros serían aproximadamente 40λ ( Cable eléctricamente largo. No indicado en la gráfica ). ④ El factor de pérdida de potencia en el cable coaxial causado por alta ROE, no depende de la longitud eléctrica, sino que determina el % de atenuación producido en la misma línea coaxial, por cada 100 pie de longitud ( 30.48 metros ), la cual a su vez afecta el rendimiento del sistema de antena. Fenómeno típico en frecuencias bajas con alta ROE, donde la λ supera 100 pies. Ejemplo: Transmitiendo con 100 Watts y 2.0 ROE, usando 38.48 metros de longitud en línea coaxial, se pierden: 100 Watt x 0.111 = 11.1 Watts ( En el extremo de la carga = 88.9 Watts ). La gráfica siguiente pudiera variar dependiendo del tipo de cable coaxial. Es necesario aclarar que la gráfica del rendimiento de la antena es algo similar, pero en este caso es debido al desequilibrio de impedancias respecto la línea de transmisión ( Poco se relaciona con el tema ). Inverso al mismo ejemplo anterior, si la ROE es 2.0, entonces el rendimiento de la antena será el 88.9% LONGITUDES DE ONDAS ( λ ) LONGITUD ELÉCTRICA DE UN CABLE COAXIAL EN: BANDA DE 80MTS ( VERDE ), BANDA DE 40MTS ( AZUL ) Y BANDA DE 20MTS ( ROJO ). 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 R.O.E.(SWR) FACTOR DE PÉRDIDA DE POTENCIA POR CADA 100 PIE ( 30.48 METROS ). PÉRDIDA DE POTENCIA EN LA LÍNEA COAXIAL A CAUSA DE LA ROE
  • 6. ⑤ Una línea coaxial es de impedancia transparente en modo plano, o cuando su longitud física es múltiplo de 1/2λ. La longitud de resonancia en la línea, no transforma impedancia ni desplaza la frecuencia de resonancia original de la antena ( Demostrado más adelante, mediante software de ordenador ). En el gráfico siguiente ( ΔZ ) se muestran variaciones de impedancias a lo largo de una línea coaxial de 1λ ( 360 grados eléctricos ), para cargas mayores de 50Ω y obviando las perdidas por longitud de línea: De la gráfica anterior ( ΔZ ): 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 65 70 75 80 85 90 95 100 SWR(ROE) RENDIMIENTO ( EN % ) RELACIÓN: ROE ↔ RENDIMIENTO DE LA ANTENA 0 1/4λ 1/2λ 3/4λ 1λ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 90 180 270 360 IMPEDANCIADELACARGA,ENΩ (0-20Ω=USADOPARAREPRESENTAR1λ) ( ← ANTENA ) 1λ DE LA LÍNEA COAXIAL EN GRADOS: 360° ( TRANSMISOR → ) VARIACIÓN DE LA IMPEDANCIA A CAUSA DE ROE ( SWR ) EN UNA LINEA COAXIAL DE 1λ Ó 360° 1.1 SWR 1.2 SWR 1.3 SWR 1.4 SWR 1.5 SWR 1.6 SWR 1.7 SWR 1.8 SWR 1.9 SWR 2.0 SWR 1.0 SWR 1 ONDA ÁNGULO
  • 7.  Los valores desde 0 hasta 20Ω en la escala de impedancias se usaron para establecer equivalencias entre la longitud de la línea en grados y longitudes de ondas ( λ ).  Suponiendo que diferentes cargas resistivas se conectan en el punto 0°, con valores desde 50Ω hasta 100Ω.  Si la carga es de 50Ω ( 1.0 SWR ), no existe variación para cualquier longitud de la línea coaxial.  Si la carga es diferente de 50Ω, la impedancia varía proporcionalmente a la ROE ( A mayor ROE, mayor variación de impedancia ) y longitud de la línea.  En 0°, 180° y 360° ( 0, 1/2λ y 1λ ) = Se repiten los valores de impedancias de las cargas ( Color gris en la tabla siguiente ).  En 90° y 270° ( 1/4λ y 3/4λ ) = Ocurren las máximas transformaciones de impedancias y se calculan: ( Impedancia del cable coaxial )2 / Impedancia de la carga ( Resultados en color naranja en la tabla siguiente ). 1.0 SWR 1.1 SWR 1.2 SWR 1.3 SWR 1.4 SWR 1.5 SWR 1.6 SWR 1.7 SWR 1.8 SWR 1.9 SWR 2.0 SWR 50Ω 55Ω 60Ω 65Ω 70Ω 75Ω 80Ω 85Ω 90Ω 95Ω 100Ω 50Ω 45Ω 41Ω 38Ω 35Ω 33Ω 31Ω 29Ω 27Ω 26,3Ω 25Ω ⑥ La impedancia en sistemas de la antenas es compleja, es decir, está compuesta de componente real o resistiva ( Para el caso de ZL, es la componente que absorbe potencia del transmisor ) y componente imaginaria o reactiva ( Generan pérdidas y casi no absorbe potencia ). Para comprender y facilitar el entendimiento del contenido teórico en sucesivo del presente artículo, resulta necesario describir el uso básico de la Carta de Smith, la cual constituye una herramienta gráfica, que permite analizar el comportamiento de la impedancia compleja, en este caso específico, para sistemas de antenas de 50Ω. Consciente que “no todos los lectores son conocedores de dicha Carta de Smith”, inicialmente se establecen equivalencias con respecto a la gráfica anterior ΔZ ( Variación de la impedancia a causa de ROE, en una línea coaxial ), utilizando los mismos datos y colores:
  • 8. Los 360° de la Carta de Smith representan 1/2λ de línea coaxial ( 180° de longitud eléctrica ), donde la longitud ubicada en la posición equivalente a las 3 horas del reloj, se denomina “ Vientre de Tensión “. En este punto de la línea coaxial, la amplitud de onda de corriente es mínima y la amplitud de onda de voltaje RF es máxima. “Cuando la impedancia de la carga es mayor que la impedancia característica de la línea coaxial ( ZL > ZO )”, dicho vientre de tensión representa la coordenada o longitud de resonancia en dicha línea coaxial ( 0°, 180° y 360° de la gráfica anterior ΔZ ), es decir, la línea inicia desde un vientre de tensión, en sentido hacía el generador o transmisor y en cada vientre de tensión siguiente, se repetirá la misma impedancia de la carga ( Coordenadas donde las ondas incidentes y ondas reflejadas están en fase ), a lo largo de una línea coaxial. El extremo opuesto ( 9 horas del reloj ) se denomina “ Nodo de Tensión “, longitud en el cual la amplitud de onda de corriente es máxima, la amplitud de onda de voltaje RF es mínima y la relación entre ambas magnitudes determinan baja impedancia. Para este mismo caso, “donde la impedancia de la carga es mayor de 50Ω ( ZL > ZO )”, dicho nodo de tensión representa la longitud menos indicada para ajustes de antenas resonantes ( 90° y 270° de la misma gráfica anterior ΔZ ), de máxima transformación de impedancias y máximo desfase entre ondas incidentes y ondas reflejadas. Cada una de las 10 circunferencias coloreadas representa un circulo de Ganma Constante, con las mismas ROE de la gráfica anterior ΔZ ( 1.1 ROE para el circulo más interno y 2.0 ROE para el circulo externo ). Los componentes resistivos ( Zr en ohmios ) de la impedancia compleja dependen de la longitud de la línea y lo determinan las intercepciones con las circunferencias de resistencias constantes ( Indicados con números desde 25Ω, hasta 100Ω ). El ejemplo de puntos o coordenadas en color rojo, representan 50Ω resistivos ( Zr = 50Ω ) de cada círculo Ganma Constante. La coordenada o punto en color azul claro ubicado en el centro de la Carta de Smith representa ROE perfecta ( 50Ω puramente resistivos = 1.0 ROE ).
  • 9. Por cada círculo de ganma constante, las coordenadas en color gris y sus valores opuestos en colores anaranjados, o cualquier otras dos coordenadas opuestas y distanciadas a 1/4λ ( 90° en longitud eléctrica ), representan impedancias recíprocas ( Típicamente usadas en representaciones de “ Admitancias ” ). Las intercepciones de círculos de Ganma Constantes, con las líneas de reactancias constantes, determinan la componente imaginaria de la impedancia compleja y dependen de la longitud de la línea ( Componente reactiva inductiva de signo positivo y componente reactiva capacitiva de sigo negativo, indicados en la siguiente gráfica desde jX = 0, hasta +/- j40Ω ). A mayor ROE, mayor posibilidad de interceptar componentes reactivos al sistema. Las coordenadas complejas conjugadas se ubican los mismos círculos de ganma constantes, tienen en común los mismos círculos de resistencias constantes, con reactancias similares pero de signos opuestos. Típicamente usadas para cancelar componente reactivos ( Lograr jX = 0.0Ω ).
  • 10. El módulo o radio del coeficiente de reflexión ( ) no depende de la longitud de la línea, es fijo para todo círculo de ganma constante y constituye la relación entre amplitudes de ondas incidentes y ondas reflejadas. Cuando su valor es igual a “1”, las ondas incidentes y reflejadas tienen igual amplitud, la reflexión es total, por lo tanto no se transfiere energía hacía la carga. Este máximo valor representa el radio existente desde el centro, hasta el extremo o perímetro de la Carta de Smith. Cuanto menor sea el módulo del coeficiente de reflexión, se transfiere mayor energía hacía la carga. El ángulo de coeficiente de reflexión si depende de la longitud física de la línea, constituye el desfase entre ondas incidentes y ondas reflejadas, siendo el mismo ángulo para todos los círculos Ganmas Constantes. El máximo desfase entre ondas es 180° ( 90° eléctricos en longitud de línea ) y se ubica en la coordenada equivalente al Nodo de Tensión ( 9 horas del reloj ).
  • 11. Estas interferencias o desfases entre ondas incidentes y ondas reflejadas, determinan amplitudes de ondas resultantes, las cuales varían con la longitud de la línea. Los tres ejemplos siguientes muestran gráficas de sumatorias vectoriales, para una misma señal RF ( De voltaje o corriente ), con iguales amplitudes de ondas incidentes y ondas reflejadas cada imagen, pero en diferentes longitudes de línea o ángulos de desfases ( 0°, 90° y 180° ). Si la impedancia de la carga es menor que la impedancia característica del cable coaxial ( ZL < ZO ), igualmente las máximas transformaciones de impedancias ocurren en 1/4λ y 3/4λ distanciado de la carga, pero en estos casos han pasado a conformarse en vientres de tensión ( Longitudes de máximos voltajes RF de ondas estacionarias ). La línea iniciará desde un nodo de tensión ( O vientre de corriente ), en sentido hacia el generador o transmisor y los nodos de voltajes siguientes representarán las longitudes de resonancia en la línea coaxial. AMPLITUDESDEONDAS DESFASE EN EL TIEMPO ( 0°) RESULTANTE A CAUSA DE INTERFERENCIA DE ONDAS AMPLITUDESDEONDAS DESFASE EN EL TIEMPO ( 90° ) RESULTANTE A CAUSA DE INTERFERENCIAS DE ONDAS AMPLITUDESDEONDAS DESFASE EN EL TIEMPO ( 180° ) RESULTANTE A CAUSA DE INTERFERENCIA DE ONDAS
  • 12. Comparando la gráfica siguiente, con la anterior ( ∆Z ), se observa que ambas son de impedancias opuestas. La razón del mínimo voltaje de las ondas estacionarias se deben al bajo valor óhmico de la carga, cuya máxima corriente al reflejarse, sus ondas decrecen en amplitud y no cambian de fase, pero en cambio las ondas de voltaje se reflejan a 180°, alcanzando máximo voltaje al distanciar 1/4λ de la carga. 0 1/4λ 1/2λ 3/4λ 1λ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 90 180 270 360 IMPEDANCIADELACARGAENΩ (0-20Ω=USADOPARAREPRESENTAR1λ) ( ← ANTENA ) 1λ DE LA LÍNEA COAXIAL EN GRADOS = 360° ( TRANSMISOR → ) VARIACIÓN DE LA IMPEDANCIA A CAUSA DE ROE ( SWR ) EN UNA LINEA COAXIAL DE 1λ Ó 360° 1.1 SWR 1.2 SWR 1.3 SWR 1.4 SWR 1.5 SWR 1.6 SWR 1.7 SWR 1.8 SWR 1.9 SWR 2.0 SWR 1.0 SWR 1 ONDA ÁNGULO
  • 13. ⑦ Para una línea coaxial de longitud eléctrica que tiende al infinito, el predominio de su Impedancia Característica ( Zo ) hará que el transmisor vea una impedancia de entrada ( Zi ) que tiende hacia el centro de la Carta de Smith ( Perfecto equilibrio ), debido a la gran pérdida por atenuación que ofrece su longitud física. Fenómeno típico en estaciones fijas VHF, UHF y microondas, con líneas coaxiales eléctricamente largas. La imagen FIG.8-12 forma parte un análisis virtual, realizado mediante el programa Smith V4.0 ( Diseñado por el Profesor Friz Dellsperger. Bern University of Applied Sciences Switzerland. 1995 - 2016 ), donde en este caso se simula una línea coaxial de Zo = 50Ω, con 0.82 de factor de velocidad de propagación, pérdida de 0.216dB metro lineal y longitud eléctrica de 15λ en VHF 145.732MHz ( 25.29 metros en longitud física ).  DP1 corresponde a la coordenada ZL = 74.54 +j0.0Ω, con 1.49 ROE ( Antena Dipolo VHF, de la figura FIG.M-5, resonante en 145.732MHz ).  TP2 es Zi = 55.964 +j0.0Ω, con 1.12 ROE. Se demuestra que en VHF 145.732MHz, usando 25.2 metros de línea coaxial RG58A ó RG58C, el transmisor ve la misma antena Dipolo, pero con menor ROE. Esta misma longitud de línea coaxial, en UHF 70cm, 443MHz, representa aproximadamente 44.7λ ( Aproximado al 1.0 ROE = Longitud eléctrica extremadamente larga ). En estos casos, usando cable coaxial RG8, RG11, RG213 ó similares, la atenuación por longitud se aproxima a la del RG58A en VHF 2 metros. -150 -100 -50 0 50 100 150 AMPLITUDDELVOLTAJERF ( ← TRANSMISOR ) LÍNEA COAXIAL DE LONGITUD INFINITA DISTRIBUCIÓN DEL VOLTAJE RF, PARA 100 WATTS, CON LÍNEA DE IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA DE 50Ω
  • 14. ⑧ Cuando hay desequilibrio de impedancias entre la antena y la línea coaxial de 50Ω ( ZL ≠ Zo ), aunque desde el extremo del transmisor ( Zi ), la acción transformadora del cable coaxial haga ver impedancia de 50Ω, nunca determinará ROE perfecta debido a que dicha impedancia compleja no es puramente resistiva ( jX ≠ 0.0Ω = Presencia de componentes reactivos ). Todo círculo de ganma constante puede interceptar al círculo de resistencia constante de 50Ω. En el hemisferio superior de la Carta de Smith, intercepta con círculos de reactancias inductivas ( +jX ) y en el hemisferio inferior con círculos de reactancias capacitivas ( -jX ). Los ejemplos siguientes demuestran longitudes de línea coaxial, donde desde Zi se ven 50Ω resistivos, con reactancias inductivas ( Hemisferio superior de la Carta de Smith ) y para diferentes ROE. ⑨ Cuando la longitud física de una antena se hace resonante para determinada frecuencia, su impedancia compleja “Z“ quedará puramente resistiva ( Indiferentemente de su valor óhmico o resistencia de radiación ), haciendo que las ondas de corriente que circulan por ella estén en fase y las ondas de voltaje RF también estén en fase, esto debido a que sus componentes reactivo capacitivo ( XC de signo negativo ) y reactivo inductivo ( XL de signo positivo ) adquieren iguales valores, por lo tanto se cancelan ( Ambos desfasados a 180° eléctricos ).
  • 15. Una antena ligeramente más larga de la longitud resonante, adiciona XL al sistema ( +jX ) y ligeramente corta adiciona XC ( -jX ), ambas cancelables mediante dispositivos de signo contrario ( Inductancias , capacidades, reactancias causadas por una longitud específica de línea coaxial, etc. ), o “desplazando la frecuencia del transmisor”. Es posible usar antenas de longitudes aleatorias y adicionar dispositivos reactivos con el propósito de lograr resonancia ( jX = 0.0Ω ). Estas técnicas, aunque si mejoran la intensidad de corriente en la antena, la inadecuada distribución de ondas a lo largo de ésta, determina una resistencia de radiación que no le permite absorber potencia de forma eficiente.
  • 16. Notas importantes:  Las longitudes resonantes de las antenas, son múltiplos impares de 1/4λ.  Las antenas Dipolos se consideran dos tramos de 1/4λ cada uno ( Aunque no esté alimentado en su centro ).  Las antenas de 5/8λ se consideran como 3/4λ de longitud reducida, con reactancias canceladas. Las antenas de longitudes resonantes son más eficientes ( Se obtiene la mejor resistencia de radiación ). La imagen siguiente, tomada del artículo “Antenas Resonantes”, escrito por mi Colega, el Ing. Javier Gómez ( XE3RLR, Email: xe3rlr@gmail.com Web: http://www.qsl.net/xe3rlr/antenas.htm ), se muestra la pérdida de potencia en una antena al incorporar reactivos ( jX ≠ 0.0Ω ), donde se aplican 100 Watts en dos antenas; La primera es de longitud resonante con 100.0 +j0.0Ω de impedancia, respecto a otra antena de longitud reducida e impedancia de 100.0 –j60.0Ω ( Resonante para otra frecuencia ). Las imágenes siguientes muestran el análisis virtual de una la antena Dipolo Horizontal, “como elemento independiente del sistema” ( No se vincular efectos causados por la longitud de línea coaxial ), simulado mediante el programa “ MMANA-GAL_basic “, en rango de frecuencias VHF 2 Metros ( 144MHz ↔ 148MHz ), la cual presentó resonancia en 145.732MHz, con impedancia compleja de 74.54 -j0.0052Ω y 1.49 de ROE. Los datos ingresados de mayor relevancia son: 0.96 metros de longitud total, tubo de aluminio con 10 milímetros de diámetro y 10 metros de altura sobre el suelo.
  • 17. En la figura M7-5 se demuestra que indiferentemente del componente resistivo [ R (Ohm) ] y ROE ( SWR ), en frecuencias inferiores a la de resonancia ( 140MHz ↔ 145MHz ) la jX adquiere valores negativos ( Al bajar la frecuencia del transmisor, éste verá una antena de longitud inferior ), mientras que en frecuencias superiores a la de resonancia ( 147MHz ↔ 150MHz ) la jX adquiere valores positivos ( Al incrementar la frecuencia del transmisor, éste verá una antena de mayor longitud ). Alargando o recortando 1.5 cm en cada brazo del mismo Dipolo, las imágenes siguientes demuestran el incremento de jX. Observe sus signos y cambios en las frecuencias de resonancias:
  • 18. Para analizar la impedancia compleja de una antena ( ZL ) mediante la Carta de Smith, a diferencia de cargas resistivas o de corriente alterna ( Circuitos R-L-C ) usadas en laboratorios, en estos casos debe analizar la relación entre la frecuencia & longitud física de antena, debido a que dicha impedancia compleja varía dependiendo de las interferencias de ondas de voltajes y ondas de corrientes, que se distribuyen en un espacio físico. El punto de ZL óptimo, o centro de la Carta de Smith, está determinado por la correcta distribución de ondas en la antena, o perfecto equilibrio entre la frecuencia y longitud de resonancia ( La carta de Smith debe normalizarse para este mismo valor de ZL en resonancia ). En la medida que esta relación varíe, la respuesta de ZL en la antena, describe una trayectoria en forma de espiral ( O similar ) y será aproximadamente igual para ambos casos, es decir, si analizamos una frecuencia variable ↔ longitud fija, o longitud variable ↔ frecuencia fija ( Demostrado más adelante, mediante las imágenes FIG.S8-6 y FIG.S8-11 ). La imagen FIG.S8.3 demuestra un ejemplo de ZL, donde se analiza una antena Dipolo ( De 1/2λ para 27.542MHz ) de longitud fija, en el espectro de frecuencias, hasta su quinta armónica ( En este caso no existe línea de transmisión, por consiguiente tampoco existe círculo de ganma constante ): Se muestran las frecuencias armónicas graficadas en la imagen FIG.S8-3:
  • 19. ⑩ Al igual que las antenas, las líneas de transmisión tienen longitudes de resonancias ( Múltiplos de 1/2λ ó ROE perfecta ). Sabiendo que una antena resonante tiene jX = 0.0Ω, independientemente de su valor resistivo, si existe ROE, cualquier longitud aleatoria en la línea coaxial, añade reactancias al sistema, haciendo que desde el extremo del transmisor ( Zi ), la antena se vea más larga o pequeña ( jX ≠ 0.0Ω a causa de variación en el ángulo del coeficiente de reflexión ). Si la longitud física de la línea de transmisión, está en resonancia para la misma frecuencia de resonancia de la antena, aunque exista ROE, la correcta distribución de ondas en todo el sistema, no afectará la jX de la antena, vista desde Zi , es decir, el transmisor verá la antena de su tamaño o longitud original. Cuando el transmisor ve una antena ligeramente larga o corta ( jX ≠ 0.0Ω ), es posible desplazarse hacia otra frecuencia vecina, la cual permita cancelar componentes reactivos de la impedancia de entrada ( Zi ) para volver a entrar en resonancia. Igualmente sucede si la antena es de longitud resonante, pero no la línea coaxial ( Exceptuando 1.0 ROE ), ejemplo: “De no existir línea de transmisión”, para la misma antena Dipolo de las tabla FIG.M7-5, si cada brazo es reducido en -1.5 cm, habrá que desplazar la frecuencia del transmisor hasta 151.209MHz para que éste vuelva a entrar en resonancia. Mientras que si cada brazo del Dipolo es alargado +1.5 cm, habrá que desplazar la frecuencia del transmisor hasta 140.319MHz, para que éste vuelva a entrar en resonancia. Normalizando la longitud en cada brazo de esta antena Dipolo ( 48 cm cada uno ), mediante el programa MMANA-GAL_Basic, se procede a analizar la jX de la impedancia compleja, en 140.319MHz y 151.209MHz. Se aprecia que para entrar en resonancia en ambas frecuencias, solo se requieren conjugar las reactancias +j20.39Ω y -j19.93Ω de sus impedancias complejas respectivas.
  • 20. Luego, mediante el programa Smith V4.0, se procede a ubicar las longitudes en la línea de transmisión, donde Zi determine las mismas reactancias, pero de signos opuestos ( –j20.39Ω y +j19.93Ω ), para permitir que estas 2 antenas Dipolos, de longitudes alargadas o reducidas en +/- 1.5 cm, se vean resonantes desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( Desde Zi : jX = 0.0Ω ). Finalmente, interpretando los resultados, se deduce que a cualquier línea coaxial de longitud resonante en 145.732MHz ( En este caso 1.49 ROE y Zi :  = 0.196 / 0.0° ), si le recortamos 0.0875λ ( Zi : = 0.196 / 62.9° ) de longitud eléctrica, el transmisor verá una diferencia de +1.5 cm, en la verdadera longitud resonante, por cada brazo de esta antena Dipolo ( Nota: 0.0857λ, viene de la resta: 0.5λ – 0.4125λ ). Por el contrario, para cualquier línea coaxial que sea 0.0792λ ( En este caso 1.49 ROE y Zi : = 0.196 / 57.0° ) más larga que la longitud de resonancia en 145.732MHz ( Zi :  = 0.196 / 0.0° ), el transmisor verá una diferencia de -1.5 cm en la verdadera longitud resonante, por cada brazo de esta misma antena Dipolo
  • 21. La imagen siguiente facilita la visualización del fenómeno. Relacionando con instalaciones de estaciones de radio, si intentamos optimizar usando longitud aleatoria en la línea coaxial, a pesar que desde el extremo del transmisor se pudiera ver un sistema resonante ( jX = 0.0Ω en Zi ), existirán mayores posibilidades de pérdidas de potencia causadas por jX ≠ 0.0Ω en la antena ( ZL ), debido a que su longitud pudiera quedar alterada ( De longitud resonante para otra frecuencia distinta ), en consecuencia ésta nunca será 100% eficiente. ⑪ En presencia de ROE, la impedancia y frecuencia de resonancia pueden variar al modificar la longitud física de la línea coaxial, pero dicha ROE permanece constante a lo largo de ésta y solo cambiaría si existen pérdidas ( Aclaratorias ③ y ④ ), el cable no garantiza impedancia, está mal construido, irradiando y transportando corrientes de modo común. Analizando los enunciados teóricos anteriores, se ha demostrado que “no siempre la frecuencia de resonancia de la antena ( jX = 0.0Ω en ZL ), es la misma frecuencia de resonancia vista desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( jX = 0.0Ω en Zi )”, siendo ésta la principal razón que determina el uso de líneas coaxiales de longitudes en resonancia. A causa de este fenómeno, al modificar la longitud de la línea coaxial, dentro de un mismo círculo de ganma constante, la variación de jX en Zi desplaza el ancho de banda original de la antena, desplazando a su vez la mínima ROE hacía frecuencias vecinas ( Es necesario aclarar que, para “cargas resistivas, puede existir presencia de ROE, pero sin longitud de resonancia, ni ancho de banda” ). La gráfica siguiente muestra un ejemplo didáctico del fenómeno. En este caso se realizan 2 recortes ( Naranja y violeta ) en una línea coaxial, terminada en una antena resonante para 27.4MHz. Para una
  • 22. frecuencia fija, al modificar la longitud de la línea coaxial, desde Zi se observa variación en la ROE, cuando la verdadera causa es el desplazamiento de dicha ROE hacía frecuencias vecinas. En estaciones de radio, la razón de la mala interpretación del enunciado, se debe a no deducir que al modificar la longitud en la línea, “la variación en el ángulo del coeficiente de reflexión produce efectos que: 1.- Varían la jX en la impedancia compleja” vista desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( Zi ), desplazando la frecuencia de resonancia del sistema y la ROE. 2.- Modifica el desfase entre ondas incidentes y reflejadas, variando a su vez la pérdida de potencia por oscilación de las mismas. 3.- Requieren desplazar la frecuencia del transmisor para corregir efectos 1 y 2. COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA: ❶ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE INSTRUMENTO MEDIDOR DE ROE: Para este caso se usó una antena VHF 2 Metros ( Ringo 5/8λ con plano tierra de 3 radiales ) correctamente ajustada mediante una línea coaxial con longitud múltiplo de 1/2λ, la cual determinó 1.1 ROE en 146 MHz y aparentemente sin componentes reactivos ( jX = 0.0Ω ). Basta con tomar 7 de lecturas de ROE en el espectro, por lo menos hasta 2.0 ROE, tabular datos y graficar ancho de banda:  1 lectura de ROE en la frecuencia de resonancia.  3 lecturas de ROE en frecuencias ascendentes.  3 lecturas de ROE en frecuencias descendentes. ROE FRECUENCIA 2 143,8 1,5 144,47 1,2 145,26 1,1 146 1,2 146,7 1,5 147,5 2 148,4 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 26,7 26,8 26,9 27 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 28 R.O.E. FRECUENCIA ( OBSERVE EL COMPORTAMIENTO DE LA ROE, EN EXTREMOS DEL ANCHO DE BANDA ) EJEMPLO DEL DESPLAZAMIENTOS DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA AL RECORTAR LA LONGITUD EN LA LÍNEA COAXIAL, PARA UNA ANTENA RESONANTE EN 27.4MHz ( LA ROE PERMANECE CONSTANTE PARA CUALQUIER LONGITUD DE LÍNEA )
  • 23. Luego, en cada recorte en la línea coaxial ( Dos en este ejemplo ), igualmente se toman las mismas 7 lecturas de ROE por cada ancho de banda desplazado. Tabular datos y graficar:  Resonancia 1 = Ancho de banda original de la antena, o usando línea coaxial múltiplo de 1/2λ.  Resonancia 2 = Ancho de banda desplazado, al realizar el primer recorte de línea coaxial.  Resonancia 3 = Ancho de banda desplazado, al realizar el segundo recorte de línea coaxial. ROE Resonancia 3 Resonancia 2 Resonancia 1 2 143,15 143,5 143,8 1,5 143,77 144,12 144,47 1,2 144,37 144,81 145,26 1,1 144,88 145,37 146 1,2 145,45 146 146,7 1,5 146 146,61 147,5 2 146,54 147,22 148,4 En este ejemplo, al recortar la longitud física de la línea coaxial, desde el extremo de la línea que conecta al transmisor, es posible observar que:  La mínima ROE ( 1.1 ) se observa constante para cualquier longitud de línea, pero desplazada hacia otra frecuencia, desplazando a su vez todo el ancho de banda. 143,8MHz; 2ROE 144,47MHz; 1,5ROE 145,26MHz; 1,2ROE 146,0MHz; 1,1ROE: Resonancia 146,7MHz; 1,2ROE 147,5MHz; 1,5ROE 148,4MHz; 2ROE 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 143,5 144 144,5 145 145,5 146 146,5 147 147,5 148 148,5 R.O.E. FRECUENCIA ANCHO DE BANDA TÍPICO EN ANTENA VHF 2 METROS ( RINGO 5/8λ DE YY5RM ) 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 143 143,5 144 144,5 145 145,5 146 146,5 147 147,5 148 148,5 R.O.E. FRECUENCIA ( VIOLETA=2do Recorte, AZUL=1er Recorte, NARANJA=Original ) DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA AL RECORTAR LA LINEA COAXIAL ( YY5RM )
  • 24.  En la frecuencia de resonancia original ( 146 MHz ), la ROE incrementó desde 1.1 hasta 1.5 ( ROE por desequilibrio de impedancias, más la ROE por no cancelar reactancias ).  La frecuencia de resonancia se desplazó desde 146 MHz hasta 144.88 MHz ( Desde el extremo del transmisor la antena se ve más alargada ).  Hacia los extremos del ancho de banda hubo mayor desplazamiento ( En 143.8 MHz la 2.0 ROE bajó hasta 1.48 ROE y en 148.4 MHz incrementó desde 2.0 ROE hasta tendencia al infinito ). Demostrando que cuando la antena y la línea coaxial son de longitudes resonantes, hay mayor ancho de banda del sistema ( Adicionando el factor de pérdidas de potencia a causa de la alta ROE. Enunciado ⑤ ). Empleando los mismos colores anteriores, en las gráficas siguientes se muestran los efectos causados por el desplazamiento de la frecuencia de resonancia, vistos desde el extremo de la línea que conecta hacia al transmisor. En estos casos, para asignar valores en las escalas de ejes X y Y, se requieren estudios cuantitativos de la impedancia compleja en el ancho de banda de la antena, potencia RF y características del cable coaxial, en especial su velocidad de propagación. La Carta de Smith resulta útil para analizar gráficamente equilibrios, conversiones y todo lo relacionado con el comportamiento de impedancias complejas, empleando longitudes de líneas de transmisión “típicamente para una frecuencia específica”, pero desconociendo las variaciones de componentes reactivos de la impedancia compleja en el ancho de banda de la antena, resultaría imposible determinar la longitud necesaria para lograr jX = 0.0Ω, analizar cuantitativamente el desplazamiento de la frecuencia de resonancia en el espectro y su efecto al variar longitudes en la línea coaxial. Para este mismo ejemplo, exclusivamente con datos de ROE y frecuencias, pero desconociendo jX, de las 21 opciones de Cartas de Smith, en cada ancho de banda desplazado solo será posible demostrar que por cada recorte de línea coaxial, se obtienen repuestas similares en desequilibrios de impedancias ( Similares relaciones entre amplitudes de ondas incidentes y reflejadas ), con ligeras diferencias al realizar equivalencias entre longitudes físicas de las escalas externas de la Carta de Smith, a causa del desplazamiento de frecuencias en el transmisor ( Para 144.88MHz la λ = 2.070 metros. En 145.37MHz la λ = 2.63 metros. Para 146MHz la λ = 2.054 metros ). IMPEDANCIADEENTRADA(Zi) FRECUENCIA IMPEDANCIA VISTA DESDE EL TRANSMISOR Zi-Rsn1 Zi-Rsn2 Zi-Rsn3 CORRIENTEDELTRANSMISOR(Ig) FRECUENCIA CORRIENTE VISTA DESDE EL TRANSMISOR Ig-Rsn1 Ig-Rsn2 Ig-Rsn3
  • 25. ❷ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE SOFTWARE DE ORDENADOR: Aprovechando imágenes del archivo “Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia”, en este caso, mediante el programa MMANA-Gal, se realiza el análisis virtual del ancho de banda de una antena Dipolo horizontal de 1/2λ, “como elemento independiente del sistema”, ( La misma antena de la imagen FIG.S8.3, en el enunciado teórico # ⑨ ), montada a 11 metros de altura, calculada para transmitir en 27.5 MHz ( Bandas HF 10 y CB11 metros ), la cual determinó resonancia en 27.542 MHz, con impedancia compleja de 71.45 –J0.0019Ω y 1.43 ROE respecto a Zo de 50Ω ( Preferiblemente para rango de frecuencias con ROE < 2.0 ). En este caso, la mínima ROE coincide con la frecuencia de resonancia. Se indica la geometría del Dipolo.
  • 26. Figura M8-3: Descomposición de ZL . Figura M8-4: Anchos de bandas para 1.5 y 2.0 ROE. Para analizar esta antena Dipolo en perfecto equilibrio, es necesario normalizar la Carta de Smith para su resistencia de radiación y en la frecuencia de resonancia de su primera armónica ( 71.45Ω, “no para líneas coaxiales de 50Ω ó 75Ω” ). Nota 1: Para mayor información sobre este procedimiento y respuesta de la antena Dipolo en el espectro de frecuencias, se sugiere la lectura del archivo “Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia.pdf” Luego, mediante el programa Smith V4.0, se grafican las coordenadas del ancho de banda de la antena, indicadas en la anterior tabla MMANA-Gal ( Figura M8-2 ): Notas:  En este caso se realiza el análisis para una antena de longitud fija y variando la frecuencia.
  • 27.  Para mejor apreciación, se adicionaron coordenadas de ZL para frecuencias desde 28.7 MHz, hasta 26.6 MHz.  El programa Smith V4.0 permite conectar 5 coordenadas, razón por la cual se interponen varias imágenes en una sola.  De poca relevancia los errores de apreciación en decimales. La Carta de Smith está normalizada para 71.45Ω. Las gráficas siguientes demuestran la dependencia de la relación frecuencia & longitud, en el comportamiento de ZL de la antena. En este caso se realiza el análisis virtual, a la inversa, es decir, para una frecuencia fija ( 27.541MHz ) y variando la longitud física de esta misma antena Dipolo ( Desde 5.08 metros, hasta 5.52 metros. La longitud de resonancia es 5.30 metros ) Mediante el programa Smith V 4.0 se grafican los resultados del análisis virtual, demostrando la similitud con respecto a la trayectoria descrita en la imagen FIG.S8-6.
  • 28. Se deduce que, para análisis cuantitativos de impedancias complejas en sistemas de antenas:  Al modificar la relación longitud & frecuencia, incrementan las reactancias de Z.  Cada valor de reactancia en Z, está asociado a una longitud y frecuencia específica.  La presencia de reactancias en Z, indican respuestas del sistema hacía otras frecuencias y viceversa. Al incorporar la línea de transmisión, visto desde Zi y con la Carta de Smith normalizada para la impedancia característica de la línea coaxial, visto desde Zi, el centro del ancho de banda sencillamente se verá desplazado en el eje real e interceptando tangencialmente al círculo de ganma constante, hacía la coordenada de resonancia del sistema, ubicada en el vientre o nodo de tensión, dependiendo si ZL < Zo ó ZL > Zo ( Demostrado en el archivo “Desplazamiento de la Frecuencia de Resonancia.pdf” ). Continuando con la demostración mediante software de ordenador, al incorporar la línea de transmisión, visto desde Zi y con la Carta de Smith normalizada para una línea coaxial de 50Ω ( ZL > Zo ), sin pérdidas
  • 29. y de longitud resonante con la antena, el ancho de banda se ve desplazado hacía la coordenada de resonancia del sistema, en este caso ubicada en el vientre de tensión del círculo de ganma constante 1.43 ROE . Se demuestra que los círculos de reactancias constantes que interceptan la ZL, son los mismos círculos de reactancias constantes que interceptan la Zi, es decir, al variar las jX de Zi, estas se relacionarán con la mismas variaciones de frecuencias en ZL ( Desplazamiento de la frecuencia de resonancia ). La imagen siguiente muestra variaciones de jX en esta antena Dipolo ( Sin línea de transmisión ) y su relación con las variaciones de frecuencias.
  • 30. Interpretando resultados y fusionando datos anteriores: Ejemplo del desplazamiento del ancho de banda aproximado, entre las frecuencias 27.4MHz ↔ 27.6MHz: 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 27 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 27,8 27,9 28 28,1 ROE FRECUENCIA ( ANCHO DE BANDA ) DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA ( Apróximado ) 27.400MHz 27.600MHz 27.542MHz
  • 31. ❸ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE INSTRUMENTO ANALIZADOR DE ANTENAS MFJ 259B: En cualquier instalación donde se ensaye una antena Dipolo HF, la cual se haya realizado con línea coaxial de longitud correctamente calculada, a intervalos constantes de frecuencias: 1. Se toman lecturas de SWR ( ROE ), R ( Zr = Componente real o resistiva ) y X ( jX = Componente imaginaria o reactiva ), para luego tabular datos del ancho de banda original de la antena, igual como se muestran en la imagen FIG M8-2 del programa MMANA-Gal_Basic. NÚMERO FRECUENCIA ( MHz ) R ( Ω ) jX ( Ω ) ROE ( 50Ω ) 1 26.491 65 0 1.3 2 26.591 3 26.691 2. Por cada recorte de línea coaxial, se repite el procedimiento # 1. 3. Por último, se comparan las tablas, o se cargan datos en una tabla Microsoft Excel, para graficar X – Y por dispersión. En el siguiente ejemplo se muestran dos capturas de datos, al realizar un recorte de 15 cm en una línea coaxial, con 1.3 ROE en 26.491 MHz. Donde la mínima ROE y frecuencia de resonancia se han desplazado hacia otra frecuencia ( 26.640 MHz ). En este caso, de continuar recortando la línea coaxial, es posible trasladar dicha mínima ROE, hasta la frecuencia de resonancia original de la antena ( 27.005 MHz = Canal 04 de CB 11 metros ). Analizando diversas antenas y frecuencias de resonancias ( Donde el analizador indica X = 0Ω ), es posible demostrar que la longitud de resonancia “no depende del componente resistivo” ( R = 58Ω, R = 75Ω y R = 89Ω ) de la impedancia compleja, es decir, ”solo requiere presencia de ROE” ( 1.1, 1.5 Y 1.7 ), pero ”no se relaciona con desequilibrios de impedancias”.
  • 32. ❹ COMPROBAR EL DESPLAZAMIENTO MEDIANTE CUALQUIER INSTRUMENTO PARA RF: Es posible comprobar el desplazamiento de la frecuencia de resonancia, en cualquier sistema de antenas donde la ROE ≠ 1.0, mediante cualquier instrumento de medición para RF, es decir, medidor de potencia RF, intensidad de campo ( En la antena ), corriente de colector o de placa en la etapa final de potencia del transmisor, medidor SWR, analizador de antenas, etc., o cualquier otro donde se aprecien respuestas del ancho de banda de la antena. En el ejemplo siguiente se describe el procedimiento sugerido para demostrar mediante la escala del mismo indicador analógico de transmisión ( RF-OUT, escala entre 0 ↔ 1 ), incorporado en un equipo de radio, marca Icom, modelo IC-271A. En este caso se tabulan datos de lecturas de intensidad de señal transmitida, entre las frecuencias 141MHz ↔ 151MHz. Luego, se procede a recortar un fragmento 8 centímetros en la longitud en la línea coaxial. Se vuelven a tabular datos y graficar, para verificar hacia cual frecuencia se ha desplazado la mejor lectura de señal, 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 RF-OUT FRECUENCIA ( EN MHz ) RESPUESTA DEL ANCHO DE BANDA DE LA ANTENA, SEGÚN EL INDICADOR RF-OUT DEL EQUIPO IC-271A
  • 33. según la escala del indicador RF-OUT. En este caso, la mejor respuesta del sistema de antena, se ha desplazado desde 145MHz, hasta 144MHz: Esta gráfica será la misma, si usamos medidor de intensidad de campo o RFS próximo o cercano la antena, vatímetro conectado en serie con la línea coaxial, amperímetro en serie a la alimentación de la etapa final RF del radio, etc. NOTA IMPORTANTE Mediante instrumento RFS es posible verificar que no exista irradiación en la línea coaxial, esto con el propósito de evitar asociar sus efectos, con el estudio del desplazamiento de la frecuencia de resonancia y específicamente para el caso de antenas Dipolos horizontales perfectamente balanceadas, donde ambos brazos irradían similar energía. Indiferente de la corriente I3 , en presencia de ROE, al modificar la longitud en la línea coaxial, la variación de jX “siempre desplazará la respuesta del sistema hacía otras frecuencias”. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 RF-OUT FRECUENCIA ( EN MHz ) RESPUESTA DEL ANCHO DE BANDA DE LA ANTENA, SEGÚN EL INDICADOR RF-OUT DEL EQUIPO IC-271A
  • 34. CONCLUSIONES SOBRE LAS 11 ACLARATORIAS O ENUNCIADOS TEÓRICOS  El mejor equilibrio de impedancias ( Baja ROE ), no necesariamente indica optimización del sistema. Para lograr correcta optimización y mayor eficiencia del sistema de línea ↔ antena, prioritariamente se deben respetar las longitudes de resonancias o cancelar reactancias, para después corregir los desequilibrios de impedancias ( Ambos procesos son necesarios ).  La impedancia compleja de una antena, está conformada de parte real o resistiva ( Zr. Absorbe potencia del transmisor ) y parte imaginaria o reactiva ( jX. Adiciona pérdidas y casi no absorbe potencia ).  En la frecuencia de resonancia jX = 0.0Ω ( Exclusivamente para cargas complejas, no se relaciona para cargas resistivas, ni desequilibrios de impedancias ).  En sistemas de antenas, cada variación de reactancia, se asocia a una longitud y frecuencia específica. Las cargas resistivas y circuitos RLC de corriente alterna, carecen de longitudes ( Distribución de ondas en la línea de transmisión, antena y su entorno ).  De no cancelar reactancias ( jX ≠ 0.0Ω ), el sistema de antena será resonante para otra frecuencia. Para volver a entrar en resonancia existen 4 opciones posibles: ❶ Modificar la longitud de antena. ❷ Modificar la longitud de la línea. ❸ Adicionar dispositivos capacitivos o inductivos. ❹ Desplazar la frecuencia del transmisor.  El incremento de jX, aumenta las pérdidas en el sistema.  Para un mismo circulo de ganma constante, el radio o módulo del coeficiente de reflexión permanece constante al modificar la longitud de la línea coaxial, pero la variación en su ángulo modifica la jX que se ve desde el extremo de la línea que conecta al transmisor ( Zi ).  La variación de jX en la Zi, hace que el transmisor vea desplazado el ancho de banda de la antena, incluyendo la ROE.  Una línea coaxial de longitud múltiplo de 1/2λ, no varía el ángulo del coeficiente de reflexión.  Contrario a la mala interpretación de la teoría, mediante recortes en la línea coaxial, es posible desplazar la frecuencia de resonancia de la antena, lo cual a su vez desplaza su ancho de banda y hace posible que se vea modificada la ROE en una frecuencia específica, vista desde el transmisor. Esta realidad o propiedad del cable coaxial aplica para cualquier banda, cuanto mayor sea la ROE y a mayor frecuencia, menor cantidad de cable coaxial debe recortarse para desplazar dicha ROE.
  • 35. LONGITUD DEL CABLE COAXIAL Las Ondas Electromagnéticas en el espacio libremente viajan a la velocidad de la Luz, pero dicha velocidad varía dependiendo del medio en que se propague. La RF que se transporta por la línea de transmisión, tiene menor velocidad de propagación ( 60% a 95% menos ). Para cualquier impedancia característica de cable coaxial, la Longitud de Resonancia se calcula usando múltiplos de 1/2λ y multiplicado por el factor de velocidad de propagación ( VP ) del mismo cable coaxial. Ejemplo: Para la banda de 40 metros, usando 7.1 MHz como frecuencia central del rango y empleando cable coaxial RG8/U con VP de 0.82, el cálculo sería: 150 dividido entre 7.1 y multiplicado por 0.82, el resultado = 17.32 metros ( Longitudes correctas: 17.32 metros, 34.64 metros, 51.97 metros, etc. ). Generalmente en el mercado hay disponible tres tipos de cables coaxiales con diferentes VP ( 0.66, 0.70 y 0.82 ), visualmente reconocible observando el tipo de material aislante central. Si dicho aislante es transparente, o se observa que es de cualquier material polietileno, la VP es 0.66 ( Fotografía siguiente izquierda ). Para aislante de teflón sólido la VP = 0.70 ( Fotografía central ). Para espuma de teflón o foam, la VP = 0.8 ( Fotografía derecha. No siempre, pero en este caso se adiciona papel de aluminio entre la malla y el aislante central ). Existen otros tipos de aislantes, tales como hule, aire con separadores espirales de diferentes materiales, etc. La gráfica siguiente muestra ( En color verde ) longitudes físicas equivalentes a 1/2λ, o longitudes múltiplos a usar para los tres tipos de cables coaxiales típicos del mercado:
  • 36. PREGUNTAS TÍPICAS, RELACIONADAS AL TEMA ¿ PORQUÉ EL USO DE LÍNEAS MÚLTIPLOS DE 1/2λ ? Respuestas de mayores relevancias: ① Garantía de lecturas veraces en instrumentos de medición, en especial al realizar ajustes en la antena. Si cortocircuitamos o abrimos el circuito en uno de los extremos de la línea coaxial, o si conectamos cualquier antena desequilibrada, en el extremo opuesto de ésta solo se aprecia su valor real, si dicha línea coaxial es de longitud múltiplo de 1/2λ. ②Garantía de ajustar la verdadera longitud resonante de la antena, logrando mayor eficiencia de la misma y facilitando procesos correctores de desequilibrios de impedancias. ③ No desmejora el ancho de banda de la antena, visto desde el transmisor. ④ Menores posibilidades de pérdidas en la línea ( Igual como en cualquier circuito resonante en serie ). ⑤ Se garantizan mejores respuestas en bandas de Radioaficionados, debido a que éstas son de frecuencias armónicas. Ejemplo: Una longitud calculada para banda de 80 Metros, es resonante para bandas 40, 20, 15, 10 Metros y otros. En las fotografías siguientes se demuestra un ejemplo de cable RG8/U calculado para transmitir en banda de 40 Metros ( 7.1 MHz ), cortocircuitado en el extremo que conecta a la antena ( Igualmente sucederá con carga ≠ 50Ω ). Observe la resonancia ( Donde X = 0Ω, o aproximado ) en frecuencias armónicas, mientras que en banda de 80 Metros no hay resonancia ( 3.8MHz, X = 219Ω ). ⑥ Recortando la longitud física en el cable coaxial, es posible ubicar la longitud exacta, cuya impedancia compleja conjugada, sea la que mejor se adapte a la salida del transmisor ( Para máxima transferencia de energía, el transmisor debe ver su impedancia compleja conjugada ).
  • 37. ¿ DE NO RESPETAR EL USO DE LÍNEAS MÚLTIPLOS DE 1/2λ ? De lograr perfecto equilibrio ( 1.0 ROE ), habrá conseguido las correctas longitudes de resonancias y solo será ligeramente afectada en ancho de banda . Si logra buen equilibrio, con mínima ROE desde 1.1 hasta 1.5, el sistema será optimo y aunque existan pérdidas debido a que la antena está fuera de su longitud resonante original, la acción transformadora del cable coaxial tiene la posibilidad de cancelar las reactancias, haciendo que el sistema funcione bien y con pocos riesgos de daños en la etapa final del transmisor. Una antena con parámetros alterados no es la más eficiente, pero no necesariamente emite mal, uno de los problemas sería para el caso en que los ajustes generen acortamiento significativo en su longitud física ( Más notorios en antenas móviles de considerables longitudes reducidas ), posiblemente afecte negativamente su Diagrama de Radiación ( Diferencias desproporcionales entre la medición de ROE e intensidad de campo, alrededor de la antena ). Al cambiar de bandas habrá mayor posibilidad de incrementar pérdidas, desadaptaciones de impedancias y desplazamientos de frecuencias de resonancias, entre otros detalles cuya importancia quizás resulten de poca relevancia para Colegas y técnicos instaladores de antenas.
  • 38. ¿ QUE LONGITUD DE CABLE COAXIAL DEBERÍA USAR ? Es de libre escoger entre depender o no, de la longitud del cable coaxial. ① En HF con pequeñas λ ( Ejemplos: Antenas comerciales de longitudes fijas para bandas 10, 15 y CB11 Metros ): Resultaría mejor “no alterar longitudes teóricas o de fábrica en las antenas” y usar cables coaxiales con longitudes ligeramente mayores de las que se aproximen a sus múltiplos de 1/2λ. Luego de realizar el montaje, “si existe alta ROE en la frecuencia central del rango”, es posible recortar fragmentos de cable coaxial para verificar variaciones de lecturas en los instrumentos ( Roímetro y medidor RFS ) y continuar recortando la longitud del cable coaxial, hasta obtener mínima ROE y máxima RFS en la frecuencia central del rango. ② Para el resto de las bandas HF ( No siempre posible en HF 80 y MF 160 Metros ): Es preferible usar cables coaxiales cortados a longitudes teóricas y en caso de antenas de construcción casera ( Dipolos ), cortarlas ligeramente mayor de las longitud calculada. En el momento del montaje, optimizar variando longitudes físicas en la antena y ajustando sus parámetros hasta obtener mínima ROE en la frecuencia central del rango deseado. En el artículo “ENSAYOS CON DIPOLOS.pdf“ se sugieren técnicas para variar o ajustar parámetros en antenas dipolos: El uso de instrumento analizador de antenas, permite medir la impedancia compleja del sistema, por lo tanto hace posible determinar las correctas longitudes de resonancias en la línea coaxial y antena, independientemente de la desadaptación de impedancias. El ejemplo siguiente muestra la optimización de una antena Dipolo, acoplada a la línea coaxial de 50Ω ( Correctamente cortada a 1/2λ ), mediante un
  • 39. balun 1:1 de voltaje ( 50Ω ↔ 50Ω ) y la cual determinó impedancia de Z = 62.0 +j5.0Ω, en su longitud de resonancia ( Con 1.2 ROE ): Además de los procedimientos o técnicas para variar la impedancia en antenas Dipolos, igualmente es posible adaptar la relación de conversión de impedancias en el balun, que mejor se adapte a dicho Dipolo ( Procedimiento descrito en el artículo “Balun, Centro de Antena y Dipolos.pdf“ ). En este caso se modificó la relación de un balun 1:1, construido con 3 bobinas de 11 espiras C/U ( 22 espiras en ambos devanados ), al cual se adicionaron 2 espiras en el devanado que conecta hacía el Dipolo, determinando conversión de impedancias de 1.19:1 ( 50Ω ↔ 59.5Ω ), transformando o haciendo que se vea una impedancia de Z = 52.0 +j3.0Ω, logrando el 1.0 ROE y sin darle importancia al ligero desplazamiento de la frecuencia de resonancia unos pocos KHz ( La Dipolo se ve ligeramente pequeña ). Nota: Resulta poco apreciable y antieconómico el corte de longitud de la línea coaxial en bandas con grandes λ, donde en oportunidades la distancia necesaria no determina por lo menos 1/2λ y donde los recortes de 10 ó 20 centímetros son eléctricamente pequeños como para apreciar cambios significativos, sino que habría que realizar recortes de 1 y hasta de 2 metros de longitud por cada prueba ( Generalmente RG8/U, RG213 ó equivalente ). ③ Antenas dualband, multibandas, o por armónicos: Para minimizar pérdidas y desequilibrios al cambiar de bandas, se sugiere calcular la 1/2λ que se aproxime al mínimo común múltiplo de la mayoría de frecuencias a usar. ④ Antenas para automóviles: Debido a la incorporación de bobinas y ajustes de longitud física, no se sugiere longitud específica en el cable coaxial, pero dependiendo de la λ ( En especial CB 11 Metros ) los mejores resultados se obtienen usando la mayor longitud física posible en la antena y adaptar la longitud del cable coaxial que mejor la acople al transmisor, es decir, luego de ajustar la máxima longitud en la antena, seleccionar la frecuencia de su preferencia en el transmisor y por último se debe recortar la longitud del cable coaxial, hasta obtener máxima lectura de intensidad de señal RFS alrededor de la antena.
  • 40. Notas: Girando 360 grados alrededor del automóvil, con el RFS a una distancia constante de la antena, permite saber hacia cual dirección de dicho automóvil, se emite mejor señal. Para mejores resultados, el elemento irradiante de la antena debe montarse lo más distante posible de la carrocería metálica. ⑤ Antenas fijas VHF y UHF: Antes de realizar el montaje, es preferible ajustar dicha antena mediante un cable patrón ( Línea de longitud resonante, pero eléctricamente corta ) y al culminar los ajustes es conveniente conectar el cable definitivo para volver a verificar lecturas. Para técnicos en el área, que eventualmente instalan antenas VHF y UHF en un rango específico, de ser posible, comprobar los cables patrones con instrumento analizador ( Procedimiento indicado en manual del MFJ-259B,” Testeo y sintonizado de adaptadores y líneas de transmisión “, desde 1.8 hasta 170 MHz ). De ser posible, es preferible ajustar antenas, conectándolas directamente al analizador. Nota: El cálculo exacto del múltiplo de 1/2λ, se dificulta al instalar antenas fijas VHF y UHF con líneas coaxiales eléctricamente largas. Las pérdidas por longitud eléctrica y el predominio de la impedancia característica del cable coaxial, harán que los acoples de impedancias antena ↔ línea, no representen mayores problemas. ⑥ Al desconectar instrumentos o equipos en serie a la línea coaxial, en VHF y HF de corta λ, seguramente se desplace la frecuencia de resonancia y de mínima ROE, por lo tanto se sugiere leer las instrucciones en relación con la longitud del tramo de cable coaxial asociado a dicho equipo o instrumento. ⑦ Verificar la transparencia del cable coaxial: Comprobar resonancia, cortocircuitando el extremo que conecta a la antena y el otro extremo se conecta directamente al instrumento analizador. En la frecuencia de resonancia debería indicar aproximado a cero Ω resistivos y reactivos ( Dependiendo de calidad del cable y longitud física ), de no ser así, se sugiere recortar la longitud del mismo cable coaxial, en pequeños tramos, hasta obtener resonancia en la frecuencia deseada. A continuación un ejemplo en 7.1 MHz, observe que desde 6.975 MHz y 7.187 MHz ligeramente incrementa jX ( X = 2Ω ). ⑧ Para cualquiera de los procedimientos anteriores, se sugiere iniciar ajustes en la menor frecuencia del rango deseado y de ser posible complementar con mayor indicación RFS alrededor de la antena. El
  • 41. siguiente instrumento medidor RFS de construcción casera ( Improvisado ), se construye con material de desecho y de poca importancia en valores de sus componentes ( No requiere buena selectividad de frecuencia, ni conectar a nada, solo medir presencia e intensidad de RF ), aunque la mayoría de roímetros que tienen una antena y escala RFS en el selector, son medidores de intensidad RF:
  • 42. COMENTARIOS FINALES En la WEB se ha publicado el siguiente diagrama sencillo, el cual permite seleccionar 2 antenas → 1 radio, ó 2 radios → 1 antena, además de 3 adaptadores línea ↔ transmisor. El mismo se diseñó con el propósito que el lector compruebe algunas de las situaciones que suelen presentarse al variar la longitud física del cable coaxial, o al adicionar Adaptador Stub. “ANTES DE SU USO ES NECESARIO ADVERTIR QUE” el riesgo de presencia de RF en la sala de radios, incrementa al incorporar Adaptadores Stubs en la línea coaxial, próximos o en el extremo que conecta al transmisor. Esta irradiación se debe a que mediante teorías de admitancias, dichos dispositivos logran perfecto equilibrio del sistema ( 1.0 ROE ), haciendo posible que el transmisor vea su impedancia compleja conjugada y por lo tanto entregue su máxima potencia. Pero estos procedimientos a pesar de mejorar corrientes del sistema, no mejoran ni modifican la resistencia de radiación de la antena, la cual solo consumirá la potencia que ésta le permita ( El resto de la energía se consumirá en el resto del sistema ).
  • 43. Las imágenes anteriores muestran mínima presencia de RF ( Antena HF 10 metros = 28.2MHz ), y su considerable incremento al incorporar un adaptador Stub, el cual hace posible usar dicha antena en banda de 15 metros ( 21.35MHz ). Para minimizar este efecto en antenas no resonantes, conviene cancelar reactancias, hacía el extremo de la línea que conecta en la antena, o desde ella misma. En la WEB también se han publicado dos antenas comunes ( Windom y Dipolo Plegado ) modificadas en longitudes, superando los diseños originales, gracias a las bondades que nos ofrece el uso de longitudes específicas, tanto en la línea coaxial, como en el balun y en la misma antena. Sus principios de funcionamientos se deben a que exclusivamente para sistemas de 50 Ω, el balun coaxial de longitud reducida ( 171° ) cumple doble función; ❶ Relación de conversión de impedancias de 3.8:1 ( 190 Ω ↔ 50 Ω ). ❷ Cancelar perfectamente las componentes reactivas causadas por la antena de longitud reducida ( λ -10% ), determinando excelente factor de calidad ( Q = Relación existente entre impedancias reactivas y resistivas ). En las imágenes siguientes se muestran resonancias constantes y bajos componentes reactivos en casi todo su extraordinario ancho de banda. Esta cualidad la hace única entre la mayoría de antenas conocidas hasta la fecha, las cuales solo permiten resonancias en estrechos segmentos de frecuencias.
  • 44. Ancho de banda visto con 20 miliWatts del analizador ( Rojo = componente resistiva. Azul = componente reactiva ): Ancho de banda medido con roímetro analógico y aproximadamente 20 Watts de potencia RF. Nota: Hasta el momento no he determinado parámetros instalada en forma de V invertida, solo se ha usado en bandas HF de corta λ, VHF y UHF, incluyendo telefonía móvil celular, sistemas de automatización a distancia, dispositivos a control remoto y Wifi 2.4 GHz. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 23,19 23,69 24,19 24,69 25,19 25,69 26,19 26,69 27,19 27,69 28,19 IMPEDANCIAENOHMIOS(Ω) FRECUENCIA ( MHz ) FACTOR "Q" EN DIPOLO PLEGADO λ-10%, CON BALUN DE 171°, PROBADO EN HF 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 25,5 26 26,5 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 ROE(CONROÍMETROANALÓGICO ) FRECUENCIA ( MHz ) ANCHO DE BANDA EN ANTENA DIPOLO PLEGADO DE λ -10%, CON BALUN COAXIAL DE 171° 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 26,1 26,3 26,5 26,7 26,9 27,1 27,3 27,5 27,7 27,9 28,1 28,3 ROE(ROÍMETROANALÓGICO) FRECUENCIA ( MHz ) ANCHON DE BANDA EN ANTENA DIPOLO WINDOM λ -10%, CON BALUN COAXIAL DE 171°
  • 45. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Debido a la escasa información que vincule la resonancia en procesos de optimización de sistemas de antenas, sencillamente se sugiere lectura del Manual de Instrucciones – MFJ256B, Rev. 1, con fecha 22-02- 2006 ( Analizador de ROE para HF / VHF. En especial las páginas #12, #13 y #17 ), cuyos principios cumplen con la ARRL, se puede ubicar desde la WEB en formato PDF y traducido al español, por el Colega Ezequiel Reinaldi ( www.qrz.com/db/LU1FP ). REFLEXIONES Comentario particular: No se debe negar la existencia de una realidad que se desconoce. Desde temprana edad, como entusiasta y futuro Radioaficionado, participé en instalaciones de estaciones de radios, siempre admirando las técnicas y cálculos realizados por Colegas expertos de la época. Luego, en mi adolescencia, con el conocimiento heredado y como estudiante de Electrónica, en el área de las comunicaciones tuve particular interés en aprender la teoría que me permitió analizar situaciones y fenómenos casi inexplicables, que comúnmente afectan o favorecen nuestras instalaciones de antenas. En la actualidad, con mayores recursos para el aprendizaje y con más de 40 años optimizando empleando las bondades que nos ofrece el uso de longitudes resonantes en cables coaxiales, como aporte para mis Colegas Radioaficionados y profesionales que laboran en el área las comunicaciones, tuve la iniciativa de escribir el presente artículo, empleando recursos y lenguaje lo más sencillo posible ( Sin perder lo didáctico ), con la finalidad que el lector adquiera conocimientos básicos o aclarar posibles dudas. Igualmente sirve de reflexión para Colegas profesionales expertos, que desinteresadamente y de buena voluntad publican en la WEB opiniones, comentarios o artículos para el conocimiento, pero considerando estas realidades como un viejo mito, creando confusiones y discusiones innecesarias entre Colegas. Si desea aportar información para adicionar al presente artículo, favor ponerse en contacto vía correo electrónico: ramon.miranda811@hotmail.com , ramon.miranda811@yahoo.com , ramon.miranda811@gmail.com Este y otros artículos que he escrito, son de libre uso y sus últimas versiones siempre estarán disponibles en www.qrz.com/db/YY5RM o ingresando a www.qrz.com ( YY5RM en el buscador ). Hasta la próxima. 73´S. QRV. Por: Ramón Miranda. Instructor de electrónica, en el Radio Club Venezolano. 31-03-2019.