Viene de: Los Sistemas de Comunicaciones (Clase 65)

Transreceptores de Radio

Como su nombre lo indica, un transreceptor es un dispositivo electrónico que combina en una sola unidad el equipo transmisor y el receptor, teniendo en común la fuente de alimentación y la antena, que actúan tanto para la recepción como para la transmisión.

Los elementos internos con los que cuenta un equipo de radio son (Fig. 181):

Oscilador: En el transmisor, el oscilador es el circuito encargado de generar la onda portadora denominada radiofrecuencia (RF). Este dispositivo permite cambiar de frecuencias por algún elemento externo según el tipo de radio (dial) que es en definitiva lo que permite al usuario cambiar la frecuencia o canal de la transmisión. En el receptor se utilizan osciladores para efectuar la sintonía de la banda deseada. El dial de este oscilador trabaja en tándem con el oscilador que se utiliza para la transmisión.

Modulador: El modulador es el encargado de introducir la información dentro de la frecuencia portadora. A este proceso se lo conoce como modulación.

Demodulador: Realiza el proceso inverso. Recupera la señal original eliminando la portadora.

Amplificador de radiofrecuencia: Es la última etapa de un transmisor, donde se produce la amplificación de la señal ya modulada en las etapas anteriores y se envía a la antena para su irradiación. En el caso del receptor, se encarga de llevar las radiofrecuencias captadas por la antena a niveles adecuados para su detección (demodulación).

Amplificador de baja señal: La función de esta etapa es la de amplificar el nivel de las señales que entran por el micrófono, dándole el nivel necesario para la modulación.

Amplificador de audiofrecuencia: En esta etapa se produce la amplificación de la señal de audio ya determinada por el detector y ya preparada para ser reproducida por el parlante.

Elementos comunes al receptor y al transmisor:

Fuente de alimentación: La fuente de alimentación es la encargada de suministrar energía eléctrica a los circuitos que operan en todo el equipo.

Antena: La energía electromagnética libre en el espacio procedente de distintas emisoras debe ser captada para su recepción, y a su vez la energía producto de la modulación propia debe ser llevada correctamente al éter con la mayor eficiencia posible. Esta doble función le corresponde a la antena. La antena convierte la energía irradiada por el transmisor en ondas que se propagan por el espacio a 300.000 Km / seg.

Un concepto primordial a tener en cuenta para que una antena sea realmente eficiente es que la misma debe tener una longitud física igual a la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de emisión.

La longitud de onda de una frecuencia cualquiera se determina de la siguiente manera:

Longitud de onda (l) = Velocidad de la luz (m/s) / Frecuencia (KHz)

Tomemos como ejemplo una frecuencia de 3.000 KHz:

l = 300.000 km/s / 3.000 KHz

l = 100 metros

En la práctica, generalmente por razones de espacio, se utilizan antenas cuyas longitudes físicas corresponden a 1⁄2 o 1⁄4 de la longitud de onda.

Dado que en una embarcación no sería factible ajustar el tamaño de la antena a la longitud de onda, debido a la gran cantidad de frecuencias que se utilizan y de las limitaciones de espacio, la frecuencia se compensa por medio de sintonizadores de antena. Estos dispositivos alargan o achican la antena electrónicamente, haciéndola más inductiva o más capacitiva según sea necesario para hacerlas entrar en resonancia.

Podemos clasificar a las antenas en dos grandes grupos según direccionalidad: antenas direccionales y omnidireccionales.

Antenas direccionales: Como su nombre lo indica, esta antena nos permite dirigir la señal de emisión hacia el lugar que nosotros deseamos. A causa de la manera de fluir la corriente en una antena, la radiación desde las antenas no es uniforme sino directiva en cierto grado. La propiedad de directividad puede ser favorecida mediante el uso de elementos radiantes adicionales, planos reflectantes o superficies curvas. Mediante el uso de objetos conductores correctamente ajustados (reflectores o directores), la característica de la radiación de la antena puede ser deliberadamente deformada en una dirección que se desee.

Antenas omnidireccionales: Al contrario que en las anteriores, en este tipo de antenas la radiofrecuencia se irradia en todos los sentidos, teniendo la desventaja de ser más ruidosas y poseer menor ganancia.

Antenas más usuales

Una de las antenas más utilizadas es la antena dipolo dadas las facilidades de construcción que presenta. Esta antena se encuentra encuadrada dentro de las antenas direccionales, ya que irradia radiofrecuencia en dos direcciones. Esta antena está formada por dos ramas iguales de media longitud de onda cada una, aisladas en el centro. Cada una de las ramas se conecta al transreceptor por medio de una línea de transmisión (coaxil). Las ramas del dipolo deben ser simétricas y se utiliza para su construcción cable de cobre compuesto por 7 alambres de 0,80 mm2 de sección (conocido comercialmente como 7 x 80). La longitud de cada una de las ramas deberá ser acorde a los cálculos previos respecto de las frecuencias que debe transmitir y recibir.

La antena dipolo es la más popular de todas y cuenta con varias configuraciones posibles según su utilidad: dipolo inclinado, dipolo de media onda, dipolo vertical, V invertida, etc. (Fig. 182).

Otras antenas muy utilizadas son las antenas verticales, que pertenecen al grupo de las omnidireccionales. Dichas antenas irradian ondas electromagnéticas en forma circular.

Propagación de las ondas

Las ondas de radio pueden propagarse, en todas direcciones, desde una antena transmisora hasta una antena receptora en la propia superficie de la Tierra, a través de la atmósfera, o por reflexión o dispersión desde reflectores naturales o artificiales. Las ondas de radio se desplazan a través del aire a 300.000 Km / seg. (velocidad de la luz). A este desplazamiento se lo conoce como “propagación“.

Según la banda con que se esté operando, la propagación adquirirá características bien diferentes. Estudiaremos a continuación el comportamiento de las bandas de HF (alta frecuencia) y VHF (muy alta frecuencia).

• Propagación en HF: Sabemos a ciencia cierta que la Tierra se halla rodeada por una capa que se denomina atmósfera. Dentro de esta y a una altura aproximada de 100 Km., se encuentra la ionósfera. Esta capa ionosférica se halla compuesta por iones y electrones libres, que son los que afectan los recorridos que hacen las ondas de radio. Un estudio más profundo permitió determinar que la ionosfera, a su vez, se encuentra dividida en cuatro capas más que son las siguientes:

• CAPA D • CAPA E • CAPA F1 • CAPA F2

Asimismo se determinó que durante la noche (cuando la ionósfera se encuentra en sombras) las capas “F1“ y “F2“ se funden en una sola que se llama F. Estas capas intervienen en la propagación de diversas maneras entre sí, dependiendo de la banda en la que se esté operando.

Supongamos que tenemos una antena instalada con la cual estamos irradiando en una frecuencia de 3.500 KHz (banda de 80 metros). Sabiendo que la ionósfera afecta el desplazamiento de las ondas de radio, veremos que dicha onda saldrá desde la antena con cierto ángulo respecto de la tangente a la Tierra. Este ángulo es conocido como “ángulo de radiación“ y variará según la frecuencia con la que se está operando. Cuanto mayor sea la frecuencia de radiación, menor será el ángulo (Fig. 183).

Cuando una antena emite sus ondas de radio, estas llegan hasta la ionósfera donde se refractan y vuelven a la Tierra. La refracción de las ondas de radio, en la ionosfera, está dada por las distintas graduaciones de ionización que alcanzan las capas que se van produciendo con respecto a la curvatura de la Tierra.

Luego que la onda por refracción regresa a la Tierra, puede producirse un nuevo rebote u otros más sucesivamente. O sea que, a medida que rebota la onda en la Tierra, se van cubriendo distancias mayores.

Aunque resulta interesante que a medida que se tienen más cantidad de rebotes pueden cubrirse distancias cada vez mayores, se debe tener en cuenta que a mayor cantidad de rebotes o saltos la onda inicialmente emitida se va atenuando.

De lo expuesto anteriormente se desprende que, a medida que aumenta la frecuencia de trabajo, el ángulo de radiación disminuye. Por lo tanto el rebote sobre la Tierra va a caer mucho más lejos. Supongamos que tenemos una estación de radio con su correspondiente sistema irradiante y emitimos en frecuencias de 29.000 KHz. En esta banda lograremos comunicarnos fácilmente con Europa, Japón, etc., pero no nos será tan fácil hacerlo con Mar del Plata. Para esta frecuencia (29.000 KHz), Mar del Plata es zona de silencio. Esto no ocurrirá si trabajamos en una frecuencia de 3.500 KHz, dado que al trabajar con frecuencias menores el ángulo de radiación será más grande y el rebote sobre la Tierra será más cercano. Todo lo expuesto hasta aquí es válido para las transmisiones marítimas de gran alcance, como son aquellas que utilizan la banda de altas frecuencias (HF) con modulación por BLU, como se verá más adelante.

• Propagación en VHF: En estas bandas el rebote en la ionósfera es prácticamente imposible, salvo que se produzca un aumento considerable de la ionización, cosa que puede ocurrir por la entrada de algún meteoro en la atmósfera. Con estas frecuencias, las ondas llegan a la ionósfera perforándola y perdiéndose en el espacio. De igual modo, la comunicación se hace posible gracias a la componente terrestre de la onda, que es la resultante de otras dos componentes: la onda directa y la onda reflejada en el suelo (Fig. 184).

Por otra parte, habíamos visto que a medida que la frecuencia aumenta disminuye el ángulo de radiación hasta convertirse en onda terrestre.

Este es el caso de las transmisiones en muy alta frecuencia (VHF) que utilizan el sistema de modulación de frecuencias. En este caso las transmisiones se efectúan de antena a antena o de alcance al horizonte, aunque existen días en que algunos cambios en la temperatura y humedad pueden permitir comunicaciones a distancias mayores.

Como puede apreciarse en la figura No 184, es muy importante la altura de la antena para conseguir transmisiones de mayor alcance.

Por estas cuestiones, los equipos de VHF no se utilizan en navegaciones oceánicas debido a su poco alcance (80 Km), debiendo ser reemplazados por aquellos que utilizan el sistema de BLU (15.000 Km).

COntinúa en: Frecuencias de transmisión y Transmisiones en VHF (Clase 67)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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