La creación de un repetidor de radioaficionados para la banda de VHF (144-146 MHz) puede parecer una tarea desalentadora, especialmente considerando el costo de los equipos comerciales. Sin embargo, con un enfoque práctico y un conocimiento básico de electrónica de radiofrecuencia (RF), es posible construir un sistema funcional en casa. Este artículo explora las consideraciones técnicas, los desafíos y las posibles soluciones para construir un duplexor casero que permita a dos equipos de VHF operar simultáneamente, uno como receptor y otro como transmisor, en frecuencias distintas pero cercanas.
Fundamentos de un Repetidor VHF Casero
La premisa básica de un repetidor casero es utilizar un equipo de radio como receptor (RX) y otro como transmisor (TX). El objetivo es que el receptor capte una señal en una frecuencia y, en lugar de reproducirla directamente en audio, la retransmita inmediatamente en otra frecuencia con mayor potencia. Esta operación permite extender el alcance de las comunicaciones de radioaficionados, superando obstáculos y distancias que un equipo portátil o móvil no podría cubrir.
La idea inicial de usar un fotodiodo para detectar la portadora recibida y activar la transmisión del equipo TX es un punto de partida interesante. Sin embargo, la implementación de un repetidor efectivo requiere abordar varias consideraciones técnicas críticas para evitar problemas como la saturación del receptor por la propia señal del transmisor o la interferencia mutua entre ambos equipos.
El Desafío del Filtro: Evitando la Saturación del Receptor
Uno de los principales obstáculos al operar dos equipos de RF en frecuencias cercanas es la posibilidad de que la potente señal de transmisión del equipo TX sature la sensible etapa de entrada del receptor RX. Esto ocurre porque, a pesar de estar en frecuencias diferentes, la proximidad física de los equipos y la intensidad de la señal pueden "inundar" el receptor.
Para mitigar este problema, es fundamental implementar un filtro que impida que la señal del transmisor interfiera con el receptor. Tradicionalmente, esto se logra mediante el uso de filtros de cavidades resonantes. Estos filtros son dispositivos de alta selectividad que permiten pasar una banda de frecuencia específica mientras atenúan fuertemente las frecuencias adyacentes. En el contexto de un repetidor VHF, se necesita un filtro que permita que la señal de entrada del receptor pase sin atenuación significativa, pero que rechace fuertemente la señal de salida del transmisor.
El Rol del Duplexor
Un duplexor es un dispositivo que permite que dos transceptores operen simultáneamente en la misma antena, o que un solo transceptor opere en dos frecuencias diferentes, utilizando una sola antena. En el caso de un repetidor casero, el duplexor actúa como un conjunto de filtros que separan las señales de transmisión y recepción. Esencialmente, consta de dos filtros sintonizados: uno que pasa la frecuencia de recepción (RX) y rechaza la de transmisión (TX), y otro que pasa la frecuencia de transmisión (TX) y rechaza la de recepción (RX). Estos filtros se combinan para que ambas señales puedan compartir la misma antena.
La construcción de un duplexor casero para la banda de VHF puede ser compleja. Los duplexores comerciales suelen utilizar cavidades resonantes, que son tubos metálicos sintonizados con precisión. Ajustar estas cavidades para obtener un buen rechazo y baja pérdida de inserción requiere herramientas especializadas como un analizador de redes (VNA) o un analizador de espectros con generador de tracking.
Alternativas a las Cavidades Resonantes
Dado el costo y la complejidad de las cavidades resonantes, se han explorado alternativas para la construcción casera:
Dos Antenas Separadas: Una solución más sencilla, especialmente si se dispone de espacio, es utilizar dos antenas separadas. Una antena se dedica a la recepción y la otra a la transmisión. La separación física entre las antenas es crucial para minimizar la interferencia. Se recomienda una distancia de varios metros entre ellas, y si es posible, colocarlas en lados opuestos de una estructura elevada (como una caseta o mástil). La altura de las antenas también juega un papel importante en el aislamiento.
Pepe sugiere: "Lo que han dicho por aquí de duplexor o diplexor y para una misma banda, te hace ir a parar a cavidades resonantes, que además de caras, necesitarías un equipo para vobularlas y ajustarlas… pero te recomiendo que no te compliques la vida. Dos antenas y si hay una casetilla o algo similar y está en alto, podrás sacrificar 2, 3 o 4 metros de altura, una a cada lado de ésta."
Filtros LC Sintonizados: Para aquellos que deseen aventurarse en la construcción de filtros, se pueden emplear circuitos LC (inductor-condensador) sintonizados. Estos filtros, aunque generalmente de banda más estrecha que las cavidades, pueden ofrecer un rechazo suficiente si se diseñan y ajustan correctamente. La construcción "Manhattan" (utilizando pequeñas islas de PCB) es una técnica que puede ser útil para este tipo de montaje.
Manuel comenta sobre un diseño de filtro: "Me parece que el esquema está malamente, los resonantes serie deberían estar entre vivo y masa tal y como en la foto del montaje, de lo contrario no pones en corto las lineas de cuarto de onda para que se obtenga la alta impedancia en el punto de alimentación. Luego ese diplexor tiene como contrapartida que es estrecho de banda dependiendo de los valores del circuilo LC serie y la impedancia del coaxial, si te descuidas podrías hacer llegar más potencia de la cuenta a la otra entrada."
Interfaz entre Receptor y Transmisor
Una vez que se ha resuelto el problema de la separación de frecuencias, la siguiente consideración es cómo conectar la salida de audio del receptor a la entrada de micrófono del transmisor.
Detección de Portadora y Activación del TX
La idea original de utilizar un fotodiodo para detectar la luz emitida por el LED de indicación de portadora del receptor y activar el PTT (Push-To-Talk) del transmisor es una forma de implementar la activación por señal recibida.
Jorge Sánchez propone un enfoque más directo: "yo buscaría en la emisora de RX un punto donde se encuentre un cambio de estado (1-0) cuando se reciba el subtono programado de RX (supongo que trabajas con subtono?), con esta señal atacaría la base de un transistor y entregaría y 1 o 0 a la entrada de PTT de la emisora TX".
Esta aproximación busca una señal digital dentro del receptor que indique la presencia de una portadora válida (posiblemente con el subtono correcto activado, si se utiliza uno). Esta señal se puede amplificar y usar para activar el PTT del transmisor.
Conexión de Audio
Si se necesita procesar el audio recibido antes de retransmitirlo (por ejemplo, para decodificar tonos DTMF o regenerar la señal), entonces sí será necesario demodular la señal en el receptor.
Tiounread expresa: "Por otro lado, creo que si necesito demodular, pues me gustaría recibir tonos dtmf con un integrado decodificarlos y activar ciertos relay."
En este caso, la salida de audio del receptor (después de la demodulación) se conectaría a la entrada de micrófono del transmisor. Es crucial ajustar los niveles de audio y la impedancia para asegurar una transferencia de señal óptima.
José Manuel sugiere: "igualmente buscaría en la emisora de RX una señal de audio (demodulador) o simplemente la señal que tienes en la entrada del amplificador de la emisora ajustando el nivel y la impedancia de forma se pueda conectar a la entrada de micro de la emisora de TX…"
La Controversia de la Demodulación
Existe un debate sobre si es necesario demodular la señal de RF en un repetidor.
Cangrejo Moruno argumenta: "Un repetidor de RF, no llega a demodular la señal de origen, no es necesario. Coge la señal RF de origen, la mezcla con un oscilador local, filtra y amplifica. Demodular, para de nuevo volver a modular, no tiene sentido."
Sin embargo, otros entienden que la conexión directa de audio del RX al micro del TX implica una forma de "demodulación y re-modulación" a nivel de señal de audio.
Cangrejo Moruno aclara posteriormente: "Conectar la salida de audio de un receptor a la entrada de micro de otro emisor, que parece es lo que piensas hacer, es demodular y modular de nuevo. Algo innecesario. Así no funcionan los reemisores, como por ejemplo los que se usan en los satélites para radioaficionados."
La elección entre un repetidor de RF (que opera directamente a nivel de RF) y uno de audio (que demodula y remudula) dependerá de la complejidad deseada y las funcionalidades adicionales requeridas, como la decodificación de tonos.
Cómo funciona un repetidor?
Consideraciones Adicionales
Frecuencias de Operación
La separación de frecuencias entre el canal de recepción (RX) y el de transmisión (TX) es un parámetro fundamental. En VHF, la separación estándar para repetidores es de 600 kHz (0.6 MHz). Por ejemplo, si el receptor opera en 144.100 MHz, el transmisor podría operar en 144.700 MHz (con un desplazamiento positivo) o 145.100 MHz (si se siguen las bandas de repetidores convencionales).
Tiounread pregunta: "¿que distancia debe´ria de utilizar si el RX lo coloco por ejemplo en 144.100 mhz para colocar el TX?. Los repetidores normales tienen un desplazamiento de +-600 hercios"
José Manuel aclara la normativa: "En efecto el desplazamiento ha de ser de 600 khz. y las frecuencias empiezan en 145.000 (R0) 145,025 (R1) etc. hasta el 145,225 R9."
Sin embargo, para un sistema casero donde se busca maximizar el aislamiento, una separación mayor a la mínima requerida puede ser beneficiosa. Pepe sugiere: "juega aumentando la distancia en Mhz de la TX con respecto RX, hasta donde asegures un buen rechazo a la 'realimentación'."
Subtonos y Señalización
El uso de subtonos CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System) o códigos DCS (Digital-Coded Squelch) es común en repetidores para evitar la activación por señales débiles o ruidos no deseados. El receptor solo abrirá su squelch si detecta el subtono o código correcto.
Tiounread menciona: "lo de colocar un subtono, lo tengo en la estación que hace de RX de manera que solo se activa enviando dicho subtono."
Esto asegura que el repetidor solo se active cuando se le llama con la señal correcta.
Potencia de Transmisión
Si el objetivo es retransmitir con mayor potencia, se puede considerar el uso de amplificadores de potencia externos.
Un ejemplo proporcionado detalla la construcción de un amplificador de bajo costo utilizando placas amplificadoras de potencia de RF. Estos módulos, disponibles comercialmente, pueden tomar una entrada de baja potencia (por ejemplo, de un walkie-talkie) y entregar una salida significativamente mayor.
"Este amplificador para un HT o Handy, con una entrada de 250 milliwatts emite 21 watts y con 2 watts emite 50 watts en su salida, suficiente para aquellos que quieran utilizarlo en un móvil o en un nodo como los que se realizan con los Radioddity / Baofeng 1801 / OpenGD77"
Al usar un amplificador, es crucial considerar la disipación de calor (necesidad de disipadores) y la calidad de la fuente de alimentación.
Materiales y Construcción
La elección de los materiales es importante para el rendimiento del duplexor y del sistema en general.
- Coaxial: Utilizar cable coaxial de buena calidad, como RG-213 o RG-214, es recomendable para minimizar pérdidas, especialmente en las frecuencias de VHF. Evitar cables de menor calidad como el RG-58 para las conexiones principales.
- Conectores: Asegurar conexiones firmes y bien soldadas en todos los conectores (PL-259, N, etc.).
- Blindaje: Si se montan los equipos cerca, considerar el blindaje metálico independiente para cada unidad (RX y TX) para minimizar la radiación y la susceptibilidad a interferencias.
Pepe aconseja: "Además de las antenas, buen aislamiento físico entre equipo TX y RX, si puedes blindarlos metálica e independientemente, mejor."
Consideraciones sobre la Interconexión de Metales
En la construcción de filtros y duplexores, la interacción entre diferentes metales puede ser un factor.
"No sé química pero me suena que el contacto entre dos metales distintos suele oxidarse… A parte de todo lo que te ha dicho Ángel, diría que has cortocircuitado la sección de UHF mediante los trimmers. Usa una placa virgen y haz isletas de un cm cuadrado que pegues sobre ese plano de masa."
La corrosión o la mala conductividad entre cobre y aluminio, por ejemplo, pueden afectar el rendimiento de los filtros de RF.
Un Proyecto de Amplificador de RF
El texto proporcionado incluye detalles sobre la construcción de un amplificador de RF casero, que podría ser un componente útil para un repetidor casero si se desea aumentar la potencia de salida.
"El colega Rubens-KA6VHA de California, EE.UU. nos comparte otro de sus interesante proyectos, la construcción de un amplificador de bajo costo para un HT o Handy. Este amplificador para un HT o Handy, con una entrada de 250 milliwatts emite 21 watts y con 2 watts emite 50 watts en su salida…"
Los componentes clave para este amplificador incluyen una placa amplificadora de potencia de radio (como las Mitsubishi RA30H4047M o RA60H4047M), un disipador de calor, y posiblemente un capacitor adicional para estabilizar la conexión de los relés. Se menciona la importancia de seleccionar el valor correcto del capacitor para evitar que los relés permanezcan activados después de soltar el PTT.
Modificaciones y Ajustes
- Capacitor de Retardo: Se describe la adición de un capacitor de .22 µF en paralelo con el capacitor C7 para aumentar la constante de tiempo y mantener los relés conectados. El valor puede variar: un valor menor para sistemas trunking, y un valor un poco mayor (pero no excesivo) para sistemas analógicos, FM y DMR.
- Filtro Pasabajos: Se menciona la inclusión de un filtro pasabajos en la salida para atenuar armónicas, especialmente si el amplificador se va a utilizar también en frecuencias comerciales.
Conclusión Provisional
La construcción de un duplexor casero para un repetidor VHF es un proyecto ambicioso que requiere una comprensión de los principios de RF. Las opciones van desde la simplicidad de usar dos antenas separadas hasta la complejidad de construir filtros de cavidades o circuitos LC sintonizados. La interfaz entre el receptor y el transmisor, la gestión de la potencia y la señalización son aspectos cruciales a considerar.
Las discusiones en los foros sugieren que, para muchos radioaficionados, la opción de dos antenas separadas y un buen aislamiento físico entre los equipos es la ruta más práctica y económica. Sin embargo, la experimentación con filtros LC y la integración de amplificadores de potencia abren puertas a soluciones más avanzadas y personalizadas. El espíritu de la radioafición reside en la experimentación y el aprendizaje, y proyectos como este permiten explorar y dominar estas facetas de la comunicación inalámbrica.