Sintonizador de antena , red de adaptación , caja de cerillas , transmatch , unidad de sintonización de antena ( ATU ), acoplador de antena y acoplador de línea de alimentación.
Son nombres equivalentes para un dispositivo conectado entre un transmisor de radio y su antena , para mejorar la transferencia de potencia entre ellos al hacer coincidir la impedancia de carga. de la radio a la impedancia de entrada combinada de la línea de alimentación y la antena.
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| Sintonizador de Antena Lectura Cruz Meter Display |
Los sintonizadores de antena son particularmente importantes para su uso con transmisores.
Los transmisores generalmente están diseñados para alimentar energía a una carga resistiva sin reactancia de un valor específico: 50 ohmios , por convención moderna. Sin embargo, la impedancia de la antena y la línea de alimentación pueden variar según la frecuencia y otros factores. Si la impedancia vista por el transmisor se aparta de la carga de diseño, los circuitos de los transmisores modernos reducen automáticamente la salida de potencia para proteger el equipo de las consecuencias de la falta de coincidencia de impedancia.
Además de reducir la potencia irradiada por la antena, el desajuste puede distorsionar la señal y, en transmisores de alta potencia, puede sobrecalentar el transmisor. Debido a esto, las ATU son una parte estándar de casi todos los sistemas de transmisión de radio. Pueden ser un circuito incorporado en el propio transmisor o un equipo separado conectado entre el transmisor y la antena. En los sistemas de transmisión con una antena separada del transmisor y conectada a él por una línea de transmisión ( línea de alimentación ), puede haber otra red coincidente (o ATU) donde la línea de alimentación se conecta a la antena, para hacer coincidir la impedancia de la línea de transmisión con la antena.
Los transmisores en teléfonos celulares y walkie-talkies tienen un circuito ATU en el interior configurado permanentemente para funcionar con la antena instalada. En estaciones de comunicación multifrecuencia como estaciones de radioaficionados y transmisores de alta potencia como estaciones de radiodifusión , la ATU es ajustable para adaptarse a cambios en el sistema de transmisión o su entorno. Se utilizan instrumentos como medidores de ROE , analizadores de antena o puentes de impedancia para medir el grado de coincidencia o desajuste. Ajustar la ATU para que el transmisor coincida con la línea de alimentación y la antena es un procedimiento importante que se realiza después de que cualquier cambio perturbe el sistema de antena o su entorno.
Visión general
Los sintonizadores de antena son particularmente importantes para su uso con transmisores. Los transmisores están diseñados para alimentar energía a una carga resistiva de un valor específico, muy a menudo 50 ohmios . Si la impedancia vista por el transmisor se aparta de este valor de diseño debido a una sintonización incorrecta de la línea de alimentación y la antena combinadas, se puede producir un sobrecalentamiento de la etapa final del transmisor, distorsión o pérdida de potencia de salida. Uso en transmisores
Los sintonizadores de antena se utilizan casi universalmente con transmisores. Sin una ATU, además de reducir la potencia irradiada por la antena, la corriente reflejada puede sobrecalentar los núcleos de los transformadores y provocar una distorsión de la señal. En transmisores de alta potencia, puede sobrecalentar el amplificador de salida del transmisor. Cuando se detecta la potencia reflejada, los circuitos de autoprotección de los transmisores modernos reducen automáticamente la potencia a niveles seguros y, por lo tanto, reducen aún más la potencia de la señal que sale de la antena.
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| Sintonizador de antena ubicado cerca del transmisor |
Debido a esto, las ATU son una parte estándar de casi todos los sistemas de transmisión de radio. Pueden ser un circuito incorporado en el propio transmisor o un equipo separado conectado entre el transmisor y la antena. En sistemas de transmisión con una antena separada del transmisor y conectada a él por una línea de transmisión ( línea de alimentación ), puede haber otra red coincidente (o ATU) en la antena que iguale la impedancia de la línea de transmisión a la antena.
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Los transmisores de alta potencia, como las estaciones de radiodifusión , tienen una unidad de adaptación que se puede ajustar para adaptarse a los cambios en la frecuencia de transmisión, la unidad de transmisión, la antena o el entorno de la antena. Ajustar la ATU para que coincida con el transmisor y la antena es un procedimiento importante que se realiza después de cualquier trabajo en el transmisor o la antena, o después de cualquier cambio drástico en el clima que afecte a la antena (por ejemplo, escarcha o tormentas de polvo ).
El efecto de este ajuste se mide típicamente usando un instrumento llamado medidor de ROE , que indica el grado de desajuste entre una impedancia de referencia (típicamente 50 + j 0 ohmios ) y la impedancia compleja en el punto de inserción del medidor de ROE . Otros instrumentos, como los analizadores de antena o los puentes de impedancia , proporcionan información más detallada, como los desajustes separados de las partes resistiva y reactiva de la impedancia en los lados de entrada y salida de la ATU.
Lo que realmente sintoniza un "sintonizador de antena"
A pesar de su nombre, un "sintonizador" de antena en realidad no sintoniza la antena. Hace coincidir la impedancia resistiva ( real ) del transmisor con la impedancia compleja presentada por el extremo de entrada de la línea de alimentación. La línea de transmisión mostrará una impedancia de entrada diferente de la línea de transmisión de impedancia característica , si la impedancia de la antena en el otro extremo de la línea no coincide con la impedancia característica de la línea. La consecuencia del desajuste es aumentar las ondas estacionarias de voltaje fuera de fase y las ondas estacionarias de corriente en la línea de alimentación, o de manera equivalente, la impedancia de la línea (relación y fase de voltaje a corriente) oscilará a lo largo de la línea.
Si tanto el sintonizador como la línea de alimentación no tuvieran pérdidas, la sintonización en el extremo del transmisor produciría una combinación perfecta en cada punto del sistema transmisor-línea de alimentación-antena. Sin embargo, en sistemas prácticos, las líneas de alimentación con pérdida limitan la capacidad del sintonizador de antena para cambiar la frecuencia de resonancia de la antena . Si la pérdida de potencia es baja en la línea que lleva la señal del transmisor a la antena, un sintonizador en el extremo del transmisor puede producir un grado valioso de adaptación y sintonización para la antena y la red de la línea de alimentación en su conjunto. Pero con líneas de alimentación con pérdidas y de baja impedancia, como el cable coaxial de 50 ohmios de uso común , la transferencia de potencia máxima se produce solo si se realiza la coincidencia en la antena junto con un transmisor y una línea de alimentación coincidentes, produciendo una coincidencia en ambos extremos de la línea.
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| Incorporación de una ATU en un sistema de alimentación del transmisor con un medidor VSWR |
En cualquier caso, independientemente de su ubicación, una ATU no altera la ganancia, eficiencia o directividad de la antena, ni cambia la impedancia compleja interna de la antena en sí.
Eficiencia y ROE
Si todavía hay una alta relación de onda estacionaria (SWR) en la línea de alimentación más allá de la ATU, cualquier pérdida en esa parte de la línea de alimentación aumenta típicamente por las ondas transmitidas que se reflejan entre el sintonizador y la antena, lo que provoca pérdidas resistivas en la línea de alimentación. cables y posiblemente el aislamiento de la línea de transmisión. Incluso con una unidad coincidente en ambos extremos de la línea de alimentación, la ATU cercana que empareja el transmisor con la línea de alimentación y la ATU remota que empareja la línea de alimentación con la antena, las pérdidas en los circuitos de las dos ATU reducirán ligeramente la potencia entregada a la antena.
- El uso más eficiente de la potencia de un transmisor es utilizar una antena resonante , alimentada con una línea de alimentación de impedancia adaptada ; todavía hay pequeñas pérdidas en cualquier línea de alimentación incluso cuando todas las impedancias coinciden, pero la coincidencia minimiza la pérdida.
- Es casi tan eficiente alimentar un sintonizador de antena remoto conectado directamente a la antena, a través de una línea de alimentación adaptada al transmisor y la alimentación de la ATU; las únicas pérdidas adicionales están en los circuitos del sintonizador, que pueden mantenerse pequeños si el sintonizador se ajusta correctamente y la línea se prueba cuidadosamente en o cerca de la antena.
- Por lo general, es ineficaz operar una antena lejos de una de sus frecuencias de resonancia e intentar compensar con una ATU al lado del transmisor, lejos de la antena; toda la línea de alimentación desde la ATU a la antena aún no coincide, lo que agravará la pérdida normal en la línea de alimentación, particularmente si es una línea de baja impedancia, como el cable coaxial estándar de 50 ohmios .
- La forma menos eficiente de transmitir es alimentar una antena no resonante a través de una línea de alimentación con pérdida sin coincidencia de impedancia en ninguna parte de la línea.
