“Eliminando el misterio y la mística de relación de onda estacionaria”

A veces parece que una de las más misteriosas criaturas en el mundo de la radioafición es el “Standing Wave Ratio”.  En ocasiones se escucha en el aire discusiones de radioaficionados comparando sus medidas del SWR como si fuera un concurso. Parece que hay una competencia por obtener el 1:1 de cualquier forma. ¿Pero por qué? Este articulo esta escrito para ayudar a explicar que es el SWR, que lo hacen malo y cuando preocuparse por él.

¿Qué es el SWR?

El SWR es algunas veces llamado VSWR, “voltage standing wave ratio”, para los más técnicos. Ok, ¿pero que quiere decir? La mejor forma de explicar el SWR es con ejemplos. En la típica estación de radioaficionados, un transmisor es conectado a una línea de alimentación, que está conectada a una antena. Cuando  tu activas el transmisor, el desarrolla voltaje de radiofrecuencia (RF) en la linea de transmisión. El voltaje viaja a la línea de alimentación a través de la línea de alimentación hasta el final y se llama “foward wave” (onda hacia adelante). En algunos casos, parte de ese voltaje se refleja en la antena y se propaga de vuelta en la línea en la dirección inversa al transmisor, muy parecido a un eco de voz en un acantilado. El SWR es una medida de que sucede a las ondas del  voltaje “foward”  y al voltaje “reflected” y como ellos se comparan en tamaño

Miremos qué sucede cuando un transmisor es conectado a un coaxial de 50Ω y a una antena de 50Ω. Por ahora pretendamos que el cable coaxial no tiene ninguna perdida y el transmisor está produciendo una señal de 1w en CW. Si miras la señal de la salida en un osciloscopio verá una señal sinusoidal. La amplitud de la onda está relacionada a cuánta potencia se produce. Una amplitud mayor en la onda significa más potencia. Esta onda de energía viaja por la línea de transmisión y alcanza la antena. Si la impedancia de la antena es 50Ω, al cable, entonces toda la energía es transferida al sistema de antena para ser irradiada. En cualquier lugar en la línea de alimentación en la que se mida, la forma de onda del voltaje medirá exactamente igual que la onda sinusoidal que viene del transmisor. Esto es llamado una condición de ajuste (“matching conditional”) y es lo que sucede en un SWR 1:1

Para el caso de las cargas resistivas el SWR puede ser fácilmente calculado como igual a la (carga R)/Z0 o como Z0/(carga R), cualquiera que de un resultado mas grande que o igual a 1.0.

La carga o la resistencia terminando es la resistencia del RF de lo que está en el extremo de la línea de alimentación. Esto puede ser una antena, un amplificador o un “dummy load”. La impedancia de línea es una impedancia característica de la línea de transmisión y es relacionada con la construcción física de la línea. El tamaño del conductor, el espacio entre conductores, que tipo de plástico que se usa en el aislamiento, que todos afectan la línea de impedancia. Generalmente el manufacturero pública la impedancia de la línea y tu como usuario no puedes cambiar esto.

Pero, ¿qué sucede si la antena no tiene 50Ω? Supongamos que la antena tiene 100Ω y el cable mantiene los 50Ω. El SWR para este sistema se calcula 100/50 o 2:1. Ahora la onda de energía llega a la antena y parte de esa energía es irradiada por la antena, pero otra parte es reflejada de vuelta en la linea al transmisor. Esto quiere decir que la antena no parea con la línea así que hay reflección. Resulta que para un SWR 2:1, el 33% de la onda de voltaje es reflejada como un eco de vuelta a la línea. La siguiente tabla muestra cuánto voltaje y potencia se refleja para varios valores de SWR.