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5.3 ¿Qué es una estación repetidora?.
El repetidor es un conjunto transmisor-receptor capaz de recibir y
transmitir simultáneamente una señal de radio. Un repetidor simple
consistiría, pues en un receptor con sus salida de audio acoplada a la
entrada de micro de un transmisor. Naturalmente, se requiere de un
circuito adicional para activar automáticamente el transmisor cuando en
la entrada del receptor aparece una señal a repetir; de esta manera, por
débil que sea la señal inicia su función el dispositivo.
Hay que notar que la transmisión y recepción simultáneas se realizan con
frecuencias diferentes; para la banda de 144 MHz, asignada a
radioaficionados, la separación establecida por las normas IARU, es de
600 kHz en 144 y de 1.6 MHz o 7.6 MHz en las bandas de UHF 432
MHz.
Los transmisores que normalmente integran el repetidor son de
frecuencia modulada, su excursión de frecuencia no sobrepasa
generalmente los 10 kHz; las normas de excursión en la banda de
radioaficionados son de 6 kHz como máxima desviación establecida por
la IARU, y los canales mantienen una separación de 25 kHz en VHF y de
25 y 50 kHz en UHF.
Comercialmente se fabrican repetidores para los enlaces comerciales o
estatales; las frecuencias de trabajo asignadas a éstos son generalmente
más espaciadas que las de los radioaficionados, lo cual facilita su
instalación.
Uno de los principales problemas es el de desensibilización del receptor,
conocida en la práctica por interacción, y debida a la reducción de
sensibilidad en el receptor a causa de la proximidad del campo RF
generado por el transmisor. Este inconveniente es menos acusado cuando
la separación de frecuencias es mayor.
El repetidor va a necesitar elementos adicionales para subsanar este
fenómeno y, van a jugar un papel muy importante los filtros de cavidades
resonantes, los diplexores, etc. El conocimiento modular del repetidor es
del todo imprescindible, la siguiente figura muestra el diagrama
completo del repetidor, faltando únicamente el sistema de alimentación.
Diagrama de bloques del repetidor.
La parte superior es la sección receptora, y la inferior es la sección
transmisora.
En el conjunto de los bloques que constituyen el receptor observamos
que la señal recibida por la antena pasa al primer paso amplificador de
RF; éste la amplifica convenientemente y la entrega al mezclador; el
oscilador local genera la frecuencia para la mezcla y el resultado será una
nueva frecuencia que se constituye la frecuencia intermedia FI.
La señal FI pasa por un filtro a cristal donde sufre una atenuación y, por
consiguiente, volveremos a aumentar su nivel con el módulo
amplificador de FI; después pasa al discriminador de FM, el cual tiene
una doble función: primera, convierte la mayor parte de la señal en una
de baja frecuencia audible en el altavoz del receptor y segunda, como se
ve en el diagrama modular, utiliza el nivel de ruido generado por el
circuito en ausencia de señal, para activar el módulo silenciador, el cual,
a su vez, controla al conmutador automático del transmisor TAP
(transmisor activado por portadora).
El conjunto del transmisor lo constituye básicamente un oscilador
controlado a cristal y un modulador en fase. La señal generada por el
oscilador es amplificada por un paso sintonizado. Este circuito está
diseñado convenientemente para la separación entre pasos, por lo que se
le denomina separador; a él le sigue la cadena de multiplicación de
frecuencia para aumentar la frecuencia hasta el limite deseado. Un
transmisor tiene tantos pasos separadores como cambios de frecuencia
sean necesarios para alcanzar la frecuencia final de transmisión, y un
paso final de potencia, seguido de una red de filtro paso bajo para la
reducción de armónicas y señales no deseadas; en la práctica también
esta red sirve para el acoplamiento de impedancias con la antena.
El siguiente diagrama muestra las diferentes partes del receptor;
Diagrama de bloques del receptor del repetidor.
La primera es el amplificador de RF y constituye la primera etapa que
recibe las señales de radio captadas por la antena; en los repetidores esta
sección es de primordial importancia. En lo que a la elección de circuitos
se refiere deben tenerse en cuenta dos de las características principales:
sensibilidad y selectividad. La sensibilidad viene expresada por la
relación señal - ruido, el ruido puede ser externo o interno.
El ruido externo en zonas superiores a los 100 MHz es bajo, porque
cuando aumenta la frecuencia disminuye el ruido que generan los
parásitos atmosféricos, industriales o de otra índole; el ruido interno lo
genera el mismo paso amplificador. Normalmente el repetidor se instala
en zonas tranquilas, alejadas de ruidos externos, por lo que estos
raramente perturban la recepción de señales débiles; por consiguiente, es
imprescindible reducir el ruido interno a niveles lo más bajos posible. La
recepción será tanto mejor cuando menor sea el ruido generado por el
propio amplificador.
En cuanto a la selectividad, los pasos sintonizados hacen que disminuya
la sensibilidad y para reducir al mínimo la pérdida de esta, en los
amplificadores de RF de VHF - UHF se emplean filtros helicoidales que
proporcionan un alto grado de selectividad sin pérdidas elevadas. Cuanto
más estrecha sea la banda de paso en RF conseguida, mejor se evitan las
modulaciones cruzadas, interferencias de toda índole, desensibilidad por
señales fuertes próximas a la frecuencia de sintonía, etc. Usando un buen
paso amplificador de RF muy sensible y selectivo se consigue que el
repetidor funcione satisfactoriamente.
A la salida de este paso amplificador de RF, la señal entra en el circuito
conversor donde se mezcla con la señal del oscilador local. Ambas
frecuencias se combinan y la diferencia entre ellas tiene un valor
constante; este proceso es lo que se llama heterodinaje y el circuito puede
proyectarse para una determinada frecuencia que constituirá la FI.
Normalmente se utiliza la frecuencia de 10.7 MHz debido a que existe
una gran diversidad de filtros selectivos normalizados a esta frecuencia.
Todo mezclador introduce una perdida en la conversión que, con el ruido
del amplificador de FI siguiente, determina el ruido total del receptor.
Las etapas osciladora y multiplicadora que suministran la señal para la
mezcla deberán estar lo más exentas posible de frecuencias espurias que
pueden provocar batidos y nuevas señales compuestas, las cuales pueden
entrar otra vez en el paso de entrada sintonizado o interferir la propia
sintonía del receptor, además de aumentar el nivel de salida de ruido del
mezclador. Varios problemas de este tipo se solventan con circuitos
trampa para armónicos no deseados; varios casos de señales compuestas
se han eliminado con un circuito trampa en serie a la salida del
multiplicador.
La amplificación de FI, en el receptor del repetidor, generalmente es
clásica, puesto que no necesita ningún dispositivo que lo diferencie de
cualquier receptor de FM. Cuando el receptor capta una señal fuerte, el
aparato se silencia, es decir, desaparece el ruido de fondo. La
sensibilidad de cualquier receptor de FM debe ser tal que la señal de
entrada requiera un nivel de 0.2  V o menos para producir el silencio.
Es importante lograr una amplificación de FI exenta de ruido propio.
Cualquiera que sea el circuito utilizado conviene emplear filtros de
cristal para conseguir una buena selectividad. Cada marca de filtro tiene
su propia impedancia característica de manera que, si se hacen
substituciones, se tendrá en cuenta el cambio de los valores de
adaptación.
La etapa detectora de FM la constituye generalmente el discriminador.
Aunque existe una gran variedad de circuitos detectores de FM,
últimamente han proliferado los circuitos integrados que realizan varias
funciones y simplifican bastante el circuito, pero en la práctica es
recomendable utilizar discriminadores clásicos en los receptores de
repetidor, con el fin de reducir al mínimo el ruido.
El discriminador es un circuito sintonizado en que una variación de la
frecuencia de entrada provoca una variación de fase que produce un
aumento de amplitud en uno de los lados del secundario, mientras que en
el otro lado produce una disminución y la diferencia entre ambas
tensiones variables después de la rectificación es la tensión de audio.
Es importante un buen ajuste del discriminador ya que así aumentara la
calidad de audio de las señales repetidas y aparecerán con la misma
potencia de audio. Para alinear bien es imprescindible utilizar un
voltímetro con conmutador inversor o que tenga el cero en el centro de la
escala. Se conecta el voltímetro a la salida del discriminador, estando
aplicada a su entrada la señal de un generador de RF sintonizado a la
frecuencia del receptor.
Variando el núcleo de la bobina se obtendrá una tensión cero, pero
cuando la frecuencia se aleja de la central en sentido positivo unos 10
kHz, aparecerá en el voltímetro una tensión positiva mientras que el
ajustarla en sentido contrario aparecerá una tensión negativa.
El primario del transformador debe ajustarse de manera que, por
ejemplo, si existe una disminución de 5 kHz con respecto a la frecuencia
central aparecen dos voltios positivos; en cambio un aumento de 5 kHz
debe producir una tensión de 2 voltios negativos. Los dos ajustes son
interactivos, así que habrá que repetirlos algunas veces hasta que sean lo
mas simétricos posible.
Del discriminador parten dos señales derivadas: una para el conmutador
de la señal de audio, a fin de obtener, una vez amplificada, la señal audio
que reproduce el altavoz monitor; otra para el silenciador, circuito
compuesto por uno o varios pasos de amplificación. El ruido está
básicamente generado por el discriminador, y su nivel se puede controlar
con un potenciómetro, que actúa sobre la sensibilidad del circuito
activador, el cual conmuta y enmudece la entrada del amplificador de
BF.
En ausencia de señal, el circuito silenciador enmudece el amplificador de
audio, disparando automáticamente el circuito conmutador. Cuando
aparece una señal en la antena, el discriminador la envía directamente al
circuito de BF.
Esta conmutación de la señal de BF para silenciar el ruido en ausencia de
portadora también sirve para activar simultáneamente otro circuito que se
denomina TAP (transmisor activado por portadora). Un relevador o
conmutador electrónico se activa automáticamente al transmisor cuando
aparece una portadora e inicia la función el repetidor.
El amplificador de audio es un circuito ordinario de BF, pero no es
aconsejable emplear en su diseño circuitos integrados porque ofrecen
más seguridad los pasos finales de transistores comerciales de BF, en el
aspecto de descargas atmosféricas. Ahora veremos el transmisor, en la
siguiente figura observamos el diagrama de bloques del transmisor.
Diagrama de transmisión básico.
El primer circuito que genera la señal es el oscilador a cristal, y es
necesario tenerlo muy en cuenta, ya que cualquier inestabilidad en él
resulta multiplicada con la frecuencia. Tiene importancia su constitución
mecánica y su disposición eléctrica, y conviene que esté alejado de partes
que generan calor para evitar cualquier desplazamiento de frecuencia por
efecto térmico; especialmente los componentes que lo polarizan deben
ser de absoluta fiabilidad.
Algunos circuitos modulan la frecuencia en este paso a base de aplicar
tensión a un diodo varicap; cuando varía la amplitud de la frecuencia
audio cambia la capacidad y éste hace que la frecuencia varíe por encima
o por debajo de la frecuencia del cristal, produciendo de este modo la
modulación de frecuencia; no obstante, es preferible que el oscilador
cumpla solamente su función y que la modulación se efectúe en el
siguiente paso tal como se describe en la figura anterior.
La modulación de fase genera un cambio de la frecuencia instantánea
durante el tiempo en que se desplaza la fase y el valor de la desviación es
directamente proporcional a la frecuencia de la señal moduladora. El
amplificador separador sirve para la adaptación de impedancias entre
pasos y recorte de las frecuencias armónicas no deseables; se trata, pues,
de un acoplador de pasos y filtro a la vez, y suministra el paso
multiplicador de frecuencia una señal exenta de frecuencias espurias.
El paso amplificador de potencia debe estar previsto de un filtro de paso
bajo para mantener los niveles de armónicos y de señales espurias dentro
de los limites establecidos; además debe estar provisto de un dispositivo
protector para evitar que una posible subida de energía reflejada
originada por una eventual avería física en cables, filtros o antena,
destruya el transistor final de potencia.
Para reducir la desensibilización del receptor a causa de la proximidad
del transmisor, a menudo se separan las dos antenas, transmisora y
receptora, pero generalmente esto no da buenos resultados, pues el
receptor continua teniendo falta de sensibilidad. Estos problemas se
solucionan de modo definitivo con el empleo de cavidades resonantes de
los cuales existen varios tipos. Se trata de un filtro de alto Q para sintonía
de paso de banda, es decir, sintonizado a la frecuencia del receptor, que
solamente dará paso a ésta, rechazando las que estén por encima o por
debajo de la frecuencia sintonizada.
Con más de una cavidad se mejorara la selectividad del receptor.
También se emplean en el transmisor para impedir que se radien señales
espurias que puedan interferir a otros servicios. Otro tipo de cavidades
son las que tienen un circuito trampa y están sintonizadas a la frecuencia
de transmisión, colocadas a la entrada del receptor producirán una buena
atenuación de la señal del transmisor, ya que esta señal caerá en la
trampa, dando paso a las demás señales hacia el receptor. Si además de
estas cavidades tipo trampa, disponemos delante del receptor de un paso
de doble sintonía, es decir, un circuito trampa y otro de paso de banda, el
efecto de rechazo se duplica.
El empleo de cavidades de doble sintonía ha hecho posible que,
combinando varias, se pueda emitir y recibir con una sola antena. Al
conjunto de estos bloques se les denomina duplexores.
La antena es una parte muy importante en la instalación del repetidor ya
que de ella depende en parte que la cobertura del mismo sea proyectada;
utilizando antenas apropiadas en cada caso, obtendremos los resultados
esperados. El tipo más adecuado para coberturas en todas las direcciones
es obvio que es el de las antenas omnidireccionales; normalmente la
polarización utilizada es la vertical porque facilita la instalación de las
antenas en los móviles.
Las antenas para repetidores deben reunir varias características
importantes. En cuanto a sus propiedades físicas, la antena debe ser
robusta, para soportar grandes vendavales en invierno cuando esté
ubicada en un lugar montañoso donde la nieve y el hielo sean su
principal enemigo debido a la formación de hielo en ella, lo cual aumenta
la superficie que opone al viento y termina por partirse, de esto tiene
mucha experiencia el personal de mantenimiento de repetidores de
montaña.
En cuanto a sus características eléctricas, la antena debe estar
cortocircuitada a tierra para descargar las corrientes estáticas o de chispas
atmosféricas cercanas. Para cubrir distancias cortas en repetidores de
ámbito local es preferible usar antenas de ¼ de onda, que, por ser
pequeñas, son más consistentes que las antenas de ganancia.
La mayoría de los repetidores están diseñados para la máxima cobertura
posible a grandes distancias; esto requiere que estén bien ubicados en un
punto lo más elevado posible y el empleo de antenas de considerable
ganancia. Los dos tipos más comunes son las formaciones de dipolos
apilados y las colineales apiladas en un mástil que son dos buenas
antenas para la larga distancia. Debido a las perdidas que introduce
también tiene mucha importancia el tipo de línea de transmisión que se
emplee en los repetidores hacia antenas.
Operación a través de estaciones relevadoras automáticas.
Uno de los modos de comunicación que más popularidad han adquirido
en los últimos años es el que se efectúa en las bandas de VHF y UHF
empleando estas estaciones relevadoras automáticas, popularmente
conocidas como repetidores.
Este modo de efectuar comunicaciones presenta la ventaja del tamaño
compacto de los equipos transceptores de baja potencia cuyo alcance o
rango es ampliado por un equipo transmisor – receptor automático
instalado en un edificio alto o en una montaña.
El equipo automático recibe de la señal de un transmisor pequeño y la
retransmite automáticamente logrando así ampliar el rango de
comunicación confiable del equipo que empleamos para transmitir. La
efectividad de la repetidora depende del lugar donde está instalada y su
altura sobre el nivel promedio del terreno.
Para dar una idea de las relaciones de cobertura podemos considerar que
un equipo portátil de uso manual con un watt de potencia tiene un radio
de 2 a 5 Km, y si operamos a través de una repetidora el alcance será de
30 a 100 Km.
Una estación repetidora opera en lo que se denomina "operación dúplex",
es decir recibe en una frecuencia y transmite en otra; generalmente
dentro de la misma banda de aficionados.
La separación entre las frecuencias de recepción y transmisión de la
estación repetidora se denomina "offset"; pudiendo ser negativo o
positivo, ya sea que la frecuencia de recepción sea menor o mayor que la
frecuencia de transmisión de la repetidora.
El modo de emisión más común empleado para la operación a través de
repetidoras es la frecuencia modulada de banda angosta, donde la
desviación de la frecuencia de la portadora en función de la señal de
audio es de  7.5 kHz, es decir, el ancho de canal de comunicaciones es
de 15 kHz.
Enseguida mencionamos algunos consejos para la operación de
estaciones repetidoras:




Nunca se debe llamar CQ a través de una repetidora, simplemente
hay que dar el distintivo de llamada, saludar, y decir que se queda
a la escucha. Siempre utilizando el código fonético internacional.
Cuando operemos a través de repetidoras nuestras intervenciones
deberán ser concisas y breves, evitando monólogos o discursos
que aburran a nuestros interlocutores, evitando que otros
aficionados participen. La mayoría de los repetidores tienen un
relevador de tiempo que corta la retransmisión de la señal
después de 90 ó 120 segundos; por lo tanto nuestra conversación
deberá ser expresada en ese lapso y dejar de transmitir para que
se restablezca el relevador.
Es recomendable que antes de hablar se deje un espacio de
tiempo, para permitir así la entrada al repetidor de otras
estaciones.
Es recomendable utilizar la mínima potencia necesaria para tener
un acceso correcto a la estación repetidora.
A continuación encontrarás las tablas de las frecuencias empleadas para
estaciones repetidoras en las bandas de 2 mts y 70 cm.
Frecuencias de canales para estaciones relevadoras automáticas del
servicio de aficionados.
Banda de 2 mts. (Offset de 600 kHz.)
Grupo A
Grupo B
Grupo C
Frecuencias en MHz
Frecuencias en MHz
Frecuencias en MHz
Entrada
Salida
Entrada
Salida
Entrada
Salida
144.610
145.210
146.010
146.610
147.600
147.000
144.630
145.230
146.040
146.640
147.630
147.030
144.650
145.250
146.070
146.670
147.660
147.060
144.690
145.290
146.130
146.730
147.720
147.120
144.710
145.310
146.160
146.760
147.750
147.150
144.730
145.330
146.190
146.790
147.780
147.180
144.750
145.350
146.220
146.820
147.810
147.210
144.770
145.370
146.250
146.850
147.840
147.240
144.790
145.390
146.280
146.880
147.870
147.270
144.810
145.410
146.310
146.910
147.900
147.300
144.830
145.430
146.340
146.940
147.930
147.330
144.850
145.450
146.370
146.970
147.960
147.360
144.870
145.470
147.990
147.390
144.890
145.490
Offset ( - )
Offset ( - )
Offset ( + )
Banda de 70 cm. (Offset de 5 MHz).
Frecuencias en MHz.
Entrada
Salida
434.050
439.050
434.100
439.100
434.150
439.150
434.200
439.200
434.250
439.250
434.300
439.300
434.350
439.350
434.400
439.400
434.450
439.450
434.500
439.500
434.550
439.550
434.600
439.600
434.650
439.650
434.700
439.700
434.750
439.750
434.800
439.800
434.850
439.850
434.900
439.900
434.950
439.950