Ondas estacionarias.

[ea3aar]

Buenas noches de nuevo.
Al hilo del "hilo" : Me encanta soldar, medir, rediseñar, comprobar, convertir, aprovechar etc, y compartir los resultados.-
"La penúltima" que hice fué alimentar descentrado un dipolo buscando un punto de mayor impedancia para bajar la lectura del medidor ROE.- Como estaba en uve invertida le cortaba trozos de 20 cm. de un extremo y se los añadía en el otro extremo para mantener la longitud.......
"La última" que hice fué pelearme con el dipolo de 80 m. para que me diera dos mínimos de ROE dentro de la banda..... Ufff.
Envío unos apuntes relativos a la ROE cuando la carga al final de línea es compleja, y en los que hay un ejemplo en que Z(antena) = 50 ohms, y Z(línea)=50 ohms, mientras que la ROE resultante es 3.- Como este resultado se obtiene por pura fórmula, observando la función creo que solo se puede alcanzar ROE=1 cuando B valga cero, y esto solo puede ocurrir cuando X=0 y además R=Zo.-

La segunda hoja que adjunto se refiere a la lectura de ROE en una línea de 50 ohms cuando la antena es de 72 ohms.- Creo que no hay forma de bajar de 1'44, pues según la fórmula general cualquier reactancia añadida la hará subir. [Si pusiéramos una resistencia de 150 ohms en los bornes de la antena, allí se quedarían unos cuantos vatios, pero eso si, el medidor de ROE indicaría 1].

¿Se pierde la potencia reflejada? .- El colega LU del que se comentan sus puntos de vista al inicio de este hilo, en otra artículo explica un experimento : Con un transmisor de 10 W se alimenta una línea con cierta ROE.- Se efectúa una medición de la potencia directa, y se leen 15 W !!!; seguidamente se mide la potencia reflejada y se leen 5W.- Si restamos los aparentes valores, nos quedamos con los 10 W que tiene la emisora.

Con el ánimo de compartir y aprender, quedo  QRV.

Antoni  EA3AAR
...-.-//..

[ea3aar]

adjunto apuntes omitidos en el post precedente

[EB1HBK]

Me ha llamado la atención la fórmula de la impedancia + la reactacia, o sea la impedancia compleja.

No recuerdo haberla visto antes escrita de esta forma. Yo tenia en mente la imagen aquella de los tres vectores, donde la R (resistencia) es la flecha horizontal, y las reactancias Xc y Xj son las flecha hacia abajo y hacia arriba.

La impedancia final era la suma vectorial de cada uno de los componetes.

Me costaba entender por que una impedancia compleja de 50 OHms, resultado se la suma de R con alguna de las reactancias no producia una buena adaptación.

Esto se menciona, por ejemplo, en el manual del analizador MFJ259B http://www.madrono.net/descargas/mfj259b_manual.pdf, en las paginas 12 y 13.

Vale la pena echarle un vistazo, ademas esta traducido al español.

Entre otras cosas se comenta tambien como una sección de línea (el cable de antena) puede cancelar una reactancia presente en la antena cuando esta no es resonante, produciendose entonces una buena adaptación.

Esto nos lleva a pensar que la antena es resonante cuando no es asi.

¿Es correcto?.

73.

[ea3aar]

Hola a todos, buenas noches.
EB1HBK ¿Javi? , gracias por tu post.- Totalmente de acuerdo con lo que indicas sobre el triángulo con los vectores R, X y Z.- En el párrafo "Ejemplo" del Scan 1 que envié, puse los valores R=30 , X=40, Z=50 , y seguidamente con la fórmula general de la ROE nos daba un resultado de  3, mientras que esperábamos un 1.
La simplificación  ROE = Z / Zo  solo es válida cuando  Z no tiene componente reactiva, o sea cuando Z=R ; y ahora si : ROE = R/Zo = Z/Zo.-
La dificultad que muchos tuvimos en entender esta aparente contradicción no habría surgido si "desde siempre" se hubiese empleado la fórmula general de ROE en vez de la  "simplificación", aunque en el Handbbok de 1971 ya se aclaraba que la simplificada era para líneas terminadas con carga resistiva.
He leido el provechoso manual del analizador que adjuntastes al post. Así da gusto aprender !!
El concepto de antena no resonante yo quisiera exponerlo de otra forma: Como pienso  que el hecho de radiar está unido al de resonar, resultará que cualquier antena que no sea resonante podemos hacerla resonar a la frecuencia deseada contrapesándola o aligerándola mediante cierta L o C .- Claro que ahora lo que resonará será el conjunto antena+L , o antena+C, pero la antena estará resonando.[O tal vez no, porque eso no es otra cosa que mi teoria.....] .- Si fuera como yo supongo, al hacer radiar cualquier objeto metálico, entraríamos en el tema de la efectividad, pues no debe radiar lo mismo 1 KW aplicado a una antena de 40 m. que aplicado a una lata de refrescos.....
En cuanto a la antena de hilo largo a la que te refieres en el post, yo también veo cierta "intencionalidad" en lo de cortarla un poco larga para acabar acortándola con un condensador ....Estoy en disposición de hacer alguna medición de la intensidad campo en la forma que tu propones, Javi.- Vivo en la última línea de casas de mi población, y detrás hay  mucho campo ; pero dejemos pasar unos días hasta que cambie el tiempo....

Saludos experimentadores !!

Un abrazo.

EA3AAR,  Antoni.
 

[EB1HBK]

Yo tambien soy de la opinión de que puede hacerse que casi cualquier cosa sea resonante, basta con encontrar la relacion de L y C adecuada.

Por lo uqe he visto, cuando se trata de radiar energía, ademas de resonancia, se busca priorizar aquellas partes de la antena en donde la corriente de RF es mas alta. Me parece que son esas partes las que radían mas, pero no entiendo por que.

Las partes de la antena de mayor corriente de RF van a condicionar por tanto la forma geométrica de la antena y sus dimensiones físicas.

Entiendo que en resonancia, Xl y Xc se neutralizan mutuamente, y la antena presenta un cortamiento puramente resisitivo (resistencia de pérdidas + resistencia de radiación).

No obstante, en resonancia, hay partes de la antena donde la tensión de RF es muy elevada (y la corriente de RF muy pequeña) y que presentan una impedancia muy alta.

En aquellas partes de la antena donde la tensión de RF es muy pequeña (y la corriente de RF muy alta) la impedancia sera muy pequeña.

En un supuesto ideal encontraríamos al menos un punto de impedancia 0, y otro punto de impedancia infinita.

Entre estos dos puntos (puede haber mas de dos, depende de la construccion y tipo de antena) de impedancia máxima y mínima deberíamos encontrar puntos con valores de impedancia intermedios.

Por ejemplo un punto con impedancia de 50 Ohms.

No debiéramos pensar en la antena como un elemento aislado e independiente. Yo considero como antena, el conjunto que forma la propia antena y en entorno que la rodea. O sea que para mi dos antenas exactamente iguales (mismo, tipo, fabricante, construcción y lote) instaladas en ubicaciones diferentes son dos antenas diferentes (suma de antena + entorno). Y su funcionamiento no será igual.

Esto me lleva al siguiente planteamiento, quizas causa de muchas confusiones.

Un fabricante "X" diseña, prueba y construye una antena para resonar en determinada banda.

Esta antena se prueba en unas condiciones de laboratorio, medibles y reproducibles, que para nada se corresponden con el entorno donde finalmente el usuario final instalará esa antena.

El fabricante "sabe", por que para eso tiene un laboratorio profesional, que esa antena, en esas condiciones, cuando es resonante va a presentar en un lugar concreto una impedancia de 50 Ohms.

Y ahi le pone un conector.

Cuando yo recibo en casa esa antena, se supone que al ajustarla solo tengo que realizar el proceso inverso.

Ajustarla hasta tener 50 Ohms (ROE 1:1), luego la antena estará en resonancia. Pero solo por que ha sido diseñada y construida así. Para presentar 50 Ohms de impedancia (en el conector que trae) cuando es resonante en la frecuencia que el fabricante dice.

Esto claro es muy fácil, por que nos lo dan todo hecho, y yo con el medidor de ROE resuelvo el tema.

Como he visto que esto funciona (!) me lanzo con el medidor de ROE a hacer resonar todo tipo de cosas que se me puedan ocurrir. Pero el medidor de ROE no mide resonancia, solo adaptación de impedancias.

¿No?

73

[EB1HBK]

A raiz de lo expuesto hasta aqui, y observando los resultados aprentemente contradictorios obenidos en instalciones de antenas similares, quisiera introducir un concepto nuevo en este hilo.

Este otro hilo de nuestro foro es un ejemplo, pero hay muchos del mismo tipo en foros similares:http://www.ea1uro.com/web2/foro/index.php?topic=530.msg2760;boardseen#new

¿Como un mismo radiante puede ofrecer resultados tan diferentes?.

Ya en una entrada anterior, apuntaba a Fernando la idea de considerar un mismo radiante como dos antenas diferentes en cuanto modificamos sus dimensiones.

Por eso quisiera introducir el concepto de "metantena" para englobar el conjunto del radiante y su entorno inmediato.

Un mismo tipo de radiante instalado en dos automóviles diferentes produce dos meatantenas diferentes. En consecuencia sus prestaciones y comportamiento seran diferentes.

Me doy cuenta de que es algo muy obvio, pero si lo consideramos de esta forma se entienden bastantes cosas.

73.

[ea3aar]

Boa noite todos.

Javier, en tu post del día 20 de enero te explicastes con gran claridad y elegancia. Enhorabuena.
Me permito pedirte que nos digas algo más respecto de tu último párrafo en el post mencionado y que transcribo :

Como he visto que esto funciona (!) me lanzo con el medidor de ROE a hacer resonar todo tipo de cosas que se me puedan ocurrir. Pero el medidor de ROE no mide resonancia, solo adaptación de impedancias.

¿No?

Yo veo claros dos casos :

1) El medidor indica 1:1, y en el extremo de la línea hay una carga artificial de 50 ohms.- En este caso la energía que envía el transmisor se convierte toda en calor al llegar a la carga.

2) El medidor indica 1:1, y en el extremo de la carga hay una buena antena ensayada en fábrica y bien ajustada.- En este caso la energía que envia el transmisor será radiada .

Pero si nos apañamos para que "cualquier cosa" (antenucha, envase metálico, escalerilla de aluminio, pedazo  de hierro, alambres de tender ropa, .....) con los acoplamientos gamma y/o condensadores , den lugar a una lectora 1:1 en el medidor de ROE, el transmisor empujará radiofrecuencia hacia la "antenucha", pero no habiendo en su construcción unas resistencias a las que calentar, ni regresando al equipo al no haber estacionarias, ¿ la energía será también finalmente radiada por nuestro engendro de antena ? ¿hacia donde ?

PD: Decía mi mujer : Antoni, hasta que te compres un spray de carnaval y tiñas de color fosforito las "ondas esas" , seguirá cayéndosete el pelo......(ahora ya estoy totalmente calvo, je, je) 


Saludos a todos  !!
Hasta pronto.

EA3AAR,  Antoni.

[EB1HBK]

He estado repasando los calculos que ha tenido la gentileza de colocar Antoni, y he comprobado personalmente como se cumple una frase que lei hace años en un tratado de antenas.

El punto de minima ROE es aquel en que la antena no presenta reactancia.

(minima ROE no significa 1:1, significa el menor valor de ROE medido. Aunque todos sean elevados)

Esta frase me causo gran quebradero de cabeza durante largo tiempo, llevandome incluso a conclusiones equivocadas. Es lo que ocurre con las simplificaciones. Te saltas un pequeño matiz y ya vas por el camino torcido.

Pero siguiendo las formulas completas que ha expuesto Antoni he podido comprobar que efectivamente es asi. Gracias.

Respondiendo a la pregunta de ¿a donde va la energia que se mete en la antena? parte se pierde en calor y parte se radia.

A mi me parece que ocurre mas o menos asi:

la componente resisitiva de la antena esta a su vez formada por otras dos, la resistencia de radiación y la resistencia de perdidas. La relacion entre ellas es variable y determina el rendimiento de la antena.

Resistencia de radiacion grande  y resistencia de perdidas peuqeña: buen rendimiento

Lo contrario: mal rendimiento.

Yo sospecho que en un mismo radiante, la relación rentre la resisitencia de radiacion y la resistencia de perdidas no es constante, varia con la resonancia o no de la antena. Dicho de otro modo, que la resistencia de perdidas es mayor fuera de resonancia. Pero no se si ocurre de este modo en realidad y tampoco me veo capaz de de demostrar su certeza o falsedad. Es tan solo una intuición.

He leido que la resistencia de perdidas consume la energia en forma de calor, como una resisitencia de carga, y asi debe ocurrir en su mayor parte.

Pero es probable que ademas de por agitación atómica y molecular (calor) una pequeña parte la energia se disipe en forma de emision secundaria de RF en banda ancha.

Ademas estan las perdidas por arcos y efecto corona en la zonas de alta impedancia de la antena.

Pero volviendo a la frase de " el punto de minima ROE es donde la antena no presenta reactancia", y de paso matizar lo que dije hace dos entradas, como me solicita Antoni, no se me ocurre mejor modo que hacerlo (como buen Gallego) con otra pregunta:

( Si la antena no presenta reactancia sera resonante, luego es valido que el punto de minima ROE sera el de resonancia de la antena. Reitero que minima ROE no sigifica ROE baja. Si hemos medido valores de ROE de 1:8, 1:5, 1:4 y 1:7, el punto de minima ROE será 1:4)

¿Como sabemos el valor de ROE que tiene que dar la antena en resonancia? por que a lo mejor no es 1:1.

Y si eso es lo que buscamos con el medidor de ROE, pues a lo mejor no vamos bien.

73.

[EB1HBK]

Buscando documentacion por la web acerca de acopladores direccionales para un proyecto que estamos desarrollando, fui a para a esta página que habla de la ROE de una manera muy ilustrativa.

http://www.qsl.net/lw1ecp/ROE/roe.htm

Vale la pena dedicar unos minutos a su lectura.

73.

[EB1HBK]

Bueno, he aqui una pregunta interesasnte.

¿Que longitud de cable RG-58 con el extremo abierto (sin conectarle nada al final) debemos poner a la salida de un transmisor de, por ejemplo 7 MHz, para que el medidor de ROE indique aproximadamente 1:1?

La disposición de los elemtentos seria esta:

Transmisor (7 MHz)---->Medidor de ROE---->Cable RG-58 con el final abierto

Pues esa es la pregunta, ¿cuanto cable hay que poner para que el transmisor tenga una ROE de casi 1:1?

73.

[ea3aar]

Hola a todos.

Me gustaría comentar el post de Javi del día 9 de Febrero, por lo que me he permitido colocar mis anotaciones intercaladas entre sus párrafos, que aparecen reproducidos en letra cursiva.


He estado repasando los calculos que ha tenido la gentileza de colocar Antoni, y he comprobado personalmente como se cumple una frase que lei hace años en un tratado de antenas.

El punto de minima ROE es aquel en que la antena no presenta reactancia.

(minima ROE no significa 1:1, significa el menor valor de ROE medido. Aunque todos sean elevados)

Esta frase me causo gran quebradero de cabeza durante largo tiempo, llevandome incluso a conclusiones equivocadas. Es lo que ocurre con las simplificaciones. Te saltas un pequeño matiz y ya vas por el camino torcido.

Pero siguiendo las formulas completas que ha expuesto Antoni he podido comprobar que efectivamente es asi. Gracias.

La fórmula completa para el cálculo de la ROE  es un poco larga, por lo que la he puesto a disposición de todos en una hoja de cálculo anexa a este post, aunque en versión muy austera.-

Actualmente se insiste en el matiz de que puede que no sea la misma la frecuencia de resonancia de la antena que la frecuencia de mínima ROE, aunque hasta la fecha no he encontrado ni un solo artículo en que se justifiquen numéricamente ambas frecuencias, y conste que me gustaría hallarlo con la sana intención de aprender.
Pero se me ocurre que podría plantearse concretando así : “La frecuencia de resonancia del elemento radiante propiamente dicho, no tiene porque coincidir forzosamente con la frecuencia de mínima ROE medida a la salida del transmisor”
Esta forma de exponerlo me permitiría comprender la existencia de las dos frecuencias en base a que :

a)   Arriba, con el medidor conectado directo a la propia antena, la frecuencia que daría mínima ROE coincidiria con la frecuencia de resonancia del elemento radiante. Aquí, por definición no habría reactancia.
b)   Abajo, con el medidor a la salida del transmisor, la frecuencia que daría mínima ROE sería la frecuencia de resonancia de lo que hubiera conectado al instrumento, que es el conjunto  elemento radiante + conexiones + influencias diversas de la línea . Aquí se anularían la reactancia introducida por el elemento radiante con la reactancia conjugada introducida por las conexiones y la línea.

En ambos supuestos se puede aplicar perfectamente la fórmula que tenemos en Excel.




Respondiendo a la pregunta de ¿a donde va la energia que se mete en la antena? parte se pierde en calor y parte se radia.

A mi me parece que ocurre mas o menos asi:

la componente resisitiva de la antena esta a su vez formada por otras dos, la resistencia de radiación y la resistencia de perdidas. La relacion entre ellas es variable y determina el rendimiento de la antena.

Resistencia de radiacion grande  y resistencia de perdidas peuqeña: buen rendimiento

Lo contrario: mal rendimiento.

Yo sospecho que en un mismo radiante, la relación entre la resistencia de radiacion y la resistencia de perdidas no es constante, varia con la resonancia o no de la antena. Dicho de otro modo, que la resistencia de perdidas es mayor fuera de resonancia. Pero no se si ocurre de este modo en realidad y tampoco me veo capaz de de demostrar su certeza o falsedad. Es tan solo una intuición.
Como estamos en terreno de intuiciones, permíteme Javi que te diga que la mía “me dice” que la resistencia de pérdidas permanece invariable, pues no hemos tocado nada mientras que es la de radiación la que entra en “dificultades para vibrar”  al salirse de frecuencia. Aunque bién pudiera ser al revés : Que ante la dificultad para vibrar se calentara la antena, y habrían aumentado las pérdidas.

He leido que la resistencia de perdidas consume la energia en forma de calor, como una resisitencia de carga, y asi debe ocurrir en su mayor parte.

Pero es probable que ademas de por agitación atómica y molecular (calor) una pequeña parte la energia se disipe en forma de emision secundaria de RF en banda ancha.

Javier, aunque como tu dices sea una pequeña parte, explícanos hombre  que es la emisión secundaria….


Ademas estan las perdidas por arcos y efecto corona en la zonas de alta impedancia de la antena.

En mi antena a menudo aparecen “soasados” los aisladores de los extremos, y “sofritos” algunos cabos de las cuerdas de nylon más próximos….

Pero volviendo a la frase de " el punto de minima ROE es donde la antena no presenta reactancia", y de paso matizar lo que dije hace dos entradas, como me solicita Antoni, no se me ocurre mejor modo que hacerlo (como buen Gallego) con otra pregunta:

Está muy bien eso de ser buen Gallego….

( Si la antena no presenta reactancia sera resonante, luego es valido que el punto de minima ROE sera el de resonancia de la antena.
 
….el punto de mínima ROE medida abajo será el de resonancia de la “antena” que forman el elemento radiante + conexiones + influencias de la línea.


 Reitero que minima ROE no sigifica ROE baja. Si hemos medido valores de ROE de 1:8, 1:5, 1:4 y 1:7, el punto de minima ROE será 1:4)

¿Como sabemos el valor de ROE que tiene que dar la antena en resonancia? por que a lo mejor no es 1:1.

Se me ocurre medir con un impedancímetro la resistencia de radiación R, y hacer la operación  ROE min. = R / Zo = R / 50

Y si eso es lo que buscamos con el medidor de ROE, pues a lo mejor no vamos bien.

Con la calculadora en mano, no habría forma de reducir la ROE por debajo de la mínima obtenida, buscando acercarse a 1:1, salvo que se intercale un acoplador.


Dos comentarios más en este post :

Muy bueno el artículo del Ing. Daniel Pérez LW1ECP que nos invitó a leer Javi en su penúltimo post.

A la pregunta ¿por qué las antenas tienen su máxima radiación en los vientres de intensidad ?, yo tampoco he hallado respuesta directa, aunque recuerdo un principio de la física general que creo que se llama “campo creado por una corriente que circula por un conductor”; el campo creado es proporcional a la intensidad circulante.-  Podría servir ?
¿ Recordais el experimento ?: Una pila en serie con un potenciómetro y un conductor recto cerrando el circuito.- Al lado una brújula que se desvía…..

Saludos a todos.

Antoni, EA3AAR

[EC1AME]

como hay  temas que no caducan.... aqui estamos de nuevo...

encontré esto... que tiene buena pinta:

http://www.lu8dbj.com.ar/antena4.html

saludos

[EB1HBK]

Te has lucido Fernando. ¿No te has dado cuenta que es el mismo texto del que hablas en un post anterior?

(Concretamente en la segunda entrada a este hilo, mira en la primera página)

Se nota que disfrutaste su lectura, y por eso nos lo traes de nuevo.

73.

[EC1AME]

Te has lucido Fernando. ¿No te has dado cuenta que es el mismo texto del que hablas en un post anterior?

(Concretamente en la segunda entrada a este hilo, mira en la primera página)

Se nota que disfrutaste su lectura, y por eso nos lo traes de nuevo.

73.

bueno.. lo cierto es que me sonaba.....
bueno.. eso pasa por no leerlo al completo...

bueno.. asi aprovechamos para actualizar el tema

73s

[EB1HBK]

Es que a veces la lectura extensa puede resultar muy monótona

Pero la hoja de cálculo que subió antes Antoni es muy práctica para ver como influye la reactancia sobre la ROE que presenta la antena. Te ahorras hacer una buena cantidad de cuentas con la calculadora.

En relación con su entrada y algo que ya escribí antes voy a comentar lo siguiente:

Cuando hablo de la ROE que presenta la antena me refiero siempre a la que muestra directamente en su punto de alimemtacion, si ningun tramo de cable conectado de por medio ( y si lo hay se entiende un múltiplo de 1/2 onda, para simular la conexión directa ).

Vamos a considerar una antena de 1/4 de onda, por ejemplo para VHF móvil.

Nos dicen los manuales que esta antena tiene una impedancia de unos 35 ohmios (mas o menos la mitad que un dipolo)

Luego será imposible tener una ROE con esta antena de 1:1

Si recurrimos a la hoja de cálculo que Antoni ha tenido la amabilidad de adjuntar comprobaremos que es asi.

Pero no es infrecuente intentar ajustar este tipo de antena tan solo con un medodor de ROE, y encima pretender que quede 1:1 (o casi).

Pero esto es imposible ¿no?

Lo mas bajo que podremos obtener esta cerca de 1:5, y esa situacion se cumple para dos valores de impedancia, cuando la antena tiene alrededor de 35 ohmios y cuando tiene 75 ohmios.

Con el medidor de ROE resulta imposible distiguir si estamos con algo que tiene 35 OHms (antena en resonancia) o algo que tiene 75 OHms (vaya usted a saber lo que). Y no deberíamos poder bajar de ahí.

Pero se puede bajar, a mi me ha ocurrido. He llegado a ajustar un cuarto de onda a ROE casi 1:1.

¿Como puede ser esto posible?

Yo pienso que han podido ocurrir dos cosas:

- La antena anda cerca del 1/4 de onda pero tiene en serie una resistencia de perdidas (por ejemplo por una deficiente conexion de masa para la RF) de unos 15 OHms. Resultado; 35 + 15 = 50, vaya, que suerte.

- La antena esta "larga" (o sea no es resonante a esa frecuencia) y en realidad presenta una impedancia de, por ejemplo, 50 OHm +15j, pero por algun lado tengo una reactancia "parásita" capacitiva de -15j (puedo ser yo mismo al estar al lado) que cancela la de la antena. Y me quedo otra vez en 50, sigo teniendo suerte.

En estos dos casos tendré una ROE de 1:1 o casi, y la engañosa impresión de que todo está OK. pero no lo está.

No he incluido el caso del efecto de transformación de impedancia del cable, que tiene su importancia cuando ajustamos la antena, no directamente midiendo en su punto de alimentación, sino con el cable coaxial de por medio.

El caso es que con estos resultados intentamos reproducir el montaje en otro vehiculo, en otra instalación (otra metantena) y ya no es posible. Y quedamos fatal.

Dejo para luego el tema de la emision secundaria y lo del cable con el extremo abierto que planteaba mas arriba.

73