COMO HACER UNA ANTENA FANTASMA

Por Sergio Zuniga, CE2CG

La Serena, Chile – 8 de febrero de 2011.

 

 

            La mayoría de los radioaficionados antiguos alguna vez ha construido una carga fantasma, o posee una, de modo que este artículo no va dirigido a ellos, sino a los que comienzan en este hobby.

 

            La carga fantasma (antena fantasma, carga falsa, o dummy load) es sin duda una de los implementos más útiles en el shack del radioaficionado, fácil de construir y además barato.

 

            Se trata de un dispositivo que se conecta al equipo transmisor de radio, en lugar de la antena.

            Su utilidad básica para un radioaficionado principiante puede resumirse en que permite:

 

a) Verificar cuanta potencia (watts) está ‘tirando’ efectivamente un equipo de radio, ya sea un Handy o un HF, en determinados segmentos de frecuencias. En este sentido nos permite asegurarnos de que estamos haciendo una buena compra cuando se trata de un equipo usado. Cuando parece que no nos escuchan, a través de una antena fantasma podemos descartar que el problema esté en el equipo, y que tal vez el problema se encuentre en la antena o en la línea de transmisión, o en algún otro factor.

 

b) Verificar si un sintonizador automático de antenas está trabajando bien en determinados segmentos de frecuencias.

 

            La carga fantasma generalmente se construye con la misma impedancia de la antena o de la radio, es decir 50 Ω para casi todas las radios modernas de los radioaficionados.

 

            La carga fantasma es una resistencia pura, porque su resistencia es igual a su impedancia (no hay reactancia, porque no hay una bobina o un condensador). Es decir, su resistencia y su impedancia son de 50 Ω, y en este caso especial, resistencia e impedancia son sinónimas. Cuando el transmisor trabaja con 50 Ω y la carga fantasma es de 50 Ω, esta carga proporciona una relación de ondas estacionarias (SWR) ideal, de 1: 1, cualquiera sea la frecuencia de trabajo. Como consecuencia, la radiofrecuencia que es entregada por la radio, es absorbida totalmente por la carga fantasma, y ésta se convierte en calor, siempre y cuando la radio y la carga sean de 50 Ω.

 

            Abajo se muestran algunas antenas fantasmas comerciales.

 

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            Cada carga fantasma tiene una potencia máxima que puede disipar, y este límite debe respetarse. Lo ideal sería una resistencia única de 50 Ω y capaz de disipar muchísimos Watts, pero ese tipo de resistencia son muy caras, y difíciles de conseguir. Por este motivo, a continuación damos algunos lineamientos para construir una de estas en casa, pero al menor costo posible.

 

El principio básico es conectar en paralelo tantas resistencias pequeñas como sean necesarias, para que obtengamos la impedancia y la potencia deseada, tal como se muestra a la derecha.

 

Nótese que las resistencias aparecen conectadas a un conector SO en este caso.

También pueden hacerse combinaciones de resistencias en serie-paralelo.

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Paso 1: Eligiendo las resistencias

¡¡¡Las resistencias deben ser de carbón, y nunca inductivas - bobinadas!!!!!, ya que de lo contrario pueden presentar una impedancia diferente a la calculada.

 

Entonces debe descartarse la posibilidad de armar una resistencia de alta potencia de disipación con alambre, calcular el largo para conseguir los Ohms de acuerdo a la sección del alambre, y bobinar,…. También debe descartase usar una serie de ampolletas como resistencias, etc, etc….

 

Lo normal es usar las resistencias que se tengan a mano, pero si puede elegirse, uno quisiera que la carga, como dispositivo, sea pequeña. Además, idealmente la carga debe usar pocas resistencias. Entonces, cada resistencia deben ser de pocos Ω, y a su vez de alta potencia (varios watts). 

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Paso 2: Determinar las características de la Carga deseada: Resistencia-impedancia y potencia

Lo usual es construir una carga para 50 Ω. Si se trata de probar un equipo de HF, seguramente se deseará que pueda disipar 100 Watts. Si se trata de un Handy, con 10 Watts sería suficiente.

 

Nota: Recordemos la fórmula de resistencias en paralelo y serie:

Resistencias en serie:

Resistencias en paralelo:

Cuando las N resistencias están en paralelo, y son todas iguales:

 

 

Ejemplo 1: Se tienen resistencias de 2.200 Ω de 2 watts. Para conseguir 50Ω, entonces 2.200/50 = 44 resistencias, es decir se necesitan 44 resistencias de 2.200Ω conectadas en paralelo.

Como cada resistencia es capaz de disipar 2 watts, entonces 44w x 2w= 88W, es menor a 100 W, y puedo aplicarle a esta carga 100W solo en periodos muy cortos de tiempo (segundos).

 

Ejemplo 2: Se tienen resistencias de 2K7 de 2W. Para conseguir 50Ω y 100 W en paralelo, entonces (2700/50=54 resistencias, 54x2W=108W).

 

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Paso 3: Verificar la impedancia con un tester

La carga debe tener una resistencia de 50 Ω. En el caso de la foto de la derecha, la carga tiene un terminal SO-239 en su parte superior.

 

Un terminal de tester va al centro de SO y otro va por fuera, donde se encuentra el hilo del SO.

 

Una sola resistencia mala o defectuosa afecta totalmente el resultado de la carga. Puede ser recomendable medir con un tester cada resistencia antes de armar la carga, especialmente si son de baja calidad o muy antiguas.

 

Alternativamente, verifique la impedancia de la carga antes de su ensamble y sellado final.

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Nota: Para mejorar el desempeño de la carga fantasma se deben conectar las resistencias con sus terminales muy cortos.

La calidad de las cargas fantasmas es mucho más crítica en frecuencias altas (VHF y UHF por ejemplo). Para este caso deben usarse conectores de antena adecuados para esas frecuencias, entre otras cosas.

 

 

Paso 4: Usar la carga junto a un medidor de potencia para efectuar mediciones

Podemos conectar la carga al equipo de radio, junto a un medidor de ROE-Potencia, y deberíamos:

- verificar que la ROE es 1:1 en cualquier frecuencia (si coincide la impedancia del equipo con la de la carga). Si esto no es así, la carga fantasma no supera la prueba. Sin embargo debemos considerar una cierta tolerancia razonable, digamos que no presente un ROE mayor de 1.0 : 1.3 en el rango de frecuencias deseado. No es mala idea hacer las mediciones y escribir en la carcasa de la carga fantasma cual es su rango de frecuencias de trabajo razonable.

- verificar que el equipo de radio entrega la máxima potencia (si efectivamente la ROE es mínimo). Si se trata de un Handy que tiene potencias altas medias y bajas de por ejemplo 7.0, 2.0 y 0.5 Watts, entonces estas potencias deberían verificarse en el medidor de potencia (cuando se usa la carga fantasma).

- verificar que al transmitir no se generan interferencias en los aparatos electrónicos, y que los vecinos ya no reclaman.

- verificar que es posible entender por qué hay muchas antenas que teniendo ROE muy baja, son muy malas (irradian muy poco). Esto es porque se trata de antenas que se asemejan mucho a una carga fantasma. Es decir ROE baja no implica alta calidad de antena.

 

También hay quienes recomiendan conectar la dummy a tierra para atenuar los campos de radiofrecuencia.

 

 

Una experiencia interesante

El colega LU8JB propone construir una carga en base a un frasco con agua y sal, como se muestra a la derecha.

 

Calibración: Para esto se debe agregar la sal al agua en muy pequeñas cantidades (miligramos), disolviéndola al máximo posible y verificar en cada caso la ROE, repitiendo el proceso hasta lograr la lectura de 1:1.

 

Disipación: El tamaño del recipiente con agua salada es importante a la hora de considerar la potencia a disipar. Se debe evitar la ebullición de la solución.

 

Desafíos: Lograr un recipiente absolutamente hermético para evitar el posible drenaje de la solución salina por el contacto entre la tapa del frasco y el conector utilizado.

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Cuando no tenemos las resistencias que deseamos, y necesitamos probar potencias mayores a las que las resistencia están diseñadas, se puede preparar un frasco con aceite vegetal para introducir las resistencias, y protegerlas de un sobrecalentamiento. Así soportan peaks de alta potencia por pocos segundos (no más de 5 segundos).

 

Ejemplo 3: Se tienen 8 resistencias de 100 Ω de 0,5 watts. Si las conectamos en serie-paralelo (4 series de 2 resistencias, las 4 series conectadas en paralelo), obtenemos 50 Ω, y 1 watt de potencia.

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Una carga fantasma también permite verificar si un sintonizador automático está trabajando bien. Ver eso aquí.

 

Las fotos usadas en este artículo se han sacado de Internet.

 

Saludos cordiales desde el Cerro Grande de La Serena - Chile.

Sergio Zuniga – CE2CG

 

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