Lineas abiertas
Por lo general tenemos los radioaficoinados la concepción de que la mejor forma de alimentar una antena es con cable coaxial. Tal vez sea la más cómoda, pero no la más efectiva desde el punto de vista de las pérdidas de RF. La popularidad de las líneas abiertas se dio en los años 30 del S.XX, pero posteriormente fueron desplazadas por los cables coaxiales
Quiere decir que la línea paralela de alimentación de antenas es más efectiva al presentar menos pérdidas. Veamos un ejemplo:
Supongamos que trabajamos con una antena alimentada con RG58 que presenta unas pérdidas de 2.095dB cada 100 pies (30.48 m), lo que supone que si transmitimos con una potencia de 100W, la potencia real de salida sería de unos 61.7W.
La línea abierta de 600 ohm tiene unas pérdidas de alrededor de 0.061dB cada 100 pies, por lo que podríamos afirmar que cada 30m tiene unas pérdidas insignificantes; de modo que si transmitimos con una potencia de 100W, la potencia de salida sería de unos 97.5W en 28MHz.
La construcción de una línea abierta puede llevar algún tiempo, pero es económica y fácil.
Se necesitan materiales tan fáciles de encontrar como cable eléctrico (del tipo14AWG, -2mm2- forrado o no, por ejemplo) y tubo de PVC.
Podemos usar la fórmula para el cálculo de impedancia para dos conductores desnudos con dieléctrico de aire, que nos dará un valor bastante aceptable a los fines prácticos.
Z = 276 log b/a
donde:
b es la distancia de centro a centro entre conductores y
a es el radio del conductor
No importa en qué unidades estén expresados, siempre que sea la misma para a y b.
Los cálculos realizados con la fórmula de LU9DPD no coinciden con los datos ofrecidos en la tabla de más abajo. De este modo, para hilo 16 AWG con diámetro 1.29 y sección 1.31 mm2 y una separación entre conductores de 4.2cm, de bería de arrojar una impedancia de 500 Ohm. Si aplicamos la fórmula tenemos (*):
b= 42 mm
a= 0.645 mm
b/a = 65,116
log (b/a)=1,81368
Z= 276 x log (b/a)= 499,56 Ohm
* Como me indica, con mucha razón, Juan Domingo (LU3AGI), desde Buenos Aires, vía email, el uso de la fórmula de LU9DPD puede inducir a pequeños errores en el cálculo de la impedancia de la línea paralela, apuntando lo siguiente:
"Los cálculos realizados con la fórmula de LU9DPD coincideran con los datos ofrecidos en la tabla de más abajo en la medida que se tomen para los cálculos por lo menos seis cifras significativas después de la coma.
Se me ocurre este texto porque no esta explicitado de que manera se llego a los valores que se tabulan en la tabla, lo ideal seria que se adopte el mismo criterio para ambas situaciones para evitar malas interpretaciones a los lectores".
Al final de esta página puedes encontrar la hoja de cálculo con la que calcular la impedancia de una línea abierta para la alimentación de una antena. Puedes calcularla sabiendo la separación de centro a centro de conductores y el radio de estos o a partir de la superficie de un conductor (en mm2) y la impedancia deseada.
Para la construcción de una línea de 600 Ohm bastaría con cortar trozos de tubo de unos 18 cm y abrir dos agujeros en los extremos con una separación entre ellos de unos 15 cm.
Por estos agujeros pasaremos los cables que van a formar la línea paralela y los tubos mantendrán constante la separación entre ellos.
Para mantener la separación constante entre los tubos de PVC, a lo largo de la línea, podemos emplear un trozo de madera o de otro tubo, a modo de unidad de medida.
La impedancia de las líneas de alimentación abiertas puede depender del diámetro de los conductores usados para construirla y de la distancia entre ellos. Según M0DAD (http://www.gameangler.eu/delboy/m0dad/homebrew_ladder_line.htm), se puede calcular con ayuda de esta tabla.
Puedes ver las equivalencias AGW a milimétricas en https://sites.google.com/site/ea7ahg/taller/equivalencias-awg
En la práctica, a la hora de instalar la línea, hemos de evitar los dobleces en ángulo recto y mantenerlo alejado de los elementos metálicos. Lo ideal sería elevarlas junto a un mástil de fibra de vidrio o separarla adecuadamente con tubos de PVC de los soportes metálicos.
El final de la línea abierta lo podemos conectar directamente al acoplador de antena, en los conectares dedicados a línea abierta, o a un balun que transforma la impedancia de la línea abierta a los 50 Ohm del cable coaxial conectado al acoplador de antena y al transceptor.
Por ejemplo para adaptar una línea de 200 Ohm podemos recurrir a un balun 4:1 como este:
Los datos obtenidos hasta ahora pueden ser orientativos ya que no hemos tenido en cuenta la rigidez dieléctrica o rigidez electrostática el valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aislante y pasa a ser conductor. Se mide en voltios por metro V/m.
También podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensión se la denomina tensión de rotura de un dieléctrico. FUENTE: http://es.wikipedia.org/wiki/Rigidez_diel%C3%A9ctrica
La fórmula para calcular la impedancia de una línea paralela puede ser la siguiente:
Z = 120 x logn (pi x D / 2l) para cuando la separación entre conductores (D) es mayor que el diámetro de estos (l).
Hay que tener en cuenta que la impedancia de una linea no depende de la frecuencia, si no de la separación, tamaño y forma de los conductores así como del constante dieléctrica del dieléctrico y su tipo.
La impedancia característica de una línea de transmisión arbitraria se puede calcular con ayuda de los siguientes enlaces: