El repetidor

¿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 m 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:
 

 
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.)