Carga Fantasma (Dummy Load)

Por lo general, la Carga Fantasma está siempre asociada al trabajo de los aficionados o profesionales de la radio, sin embargo, muchos equipos médicos recomiendan y aplican la radiofrecuencia como un instrumento de rehabilitación para diversas dolencias. Por su parte, en el mundo de las comunicaciones, es una herramienta que podría considerarse “básica y elemental”. En este artículo, aprenderemos a construir una Carga Fantasma que nos ayudará a ajustar y calibrar equipos de radio, como así también para comprobar el buen estado de cables, conectores y cada uno de los circuitos que forman una emisora de radio. Luego del Medidor de ROE, la Carga Fantasma es la herramienta más utilizada dentro del mundo de la Radio, ¿estás listo para construir la tuya? Ven con nosotros a construir una (o varias).

Entre las herramientas esenciales de cualquier persona dedicada a la construcción de equipos que utilicen radiofrecuencias, con un nivel de algunos Watts (o Vatios) en adelante, se encuentra lo que se conoce como Carga Fantasma. Este dispositivo tiene una utilidad muy importante, no sólo para los aficionados a la radio, sino que también es muy útil para los que utilizan estas mismas ondas de radio, en equipos dedicados a mejorar la calidad de vida de las personas, mediante tratamientos médicos específicos. Todos oímos hablar alguna vez de la onda corta aplicada en medicina; Por ejemplo, en la generación de simple calor, utilizado como relajante muscular en lo que se conoce como “electroterapia”. La radiofrecuencia, como hemos visto en artículos anteriores, necesita de un elemento resonante para irradiar su energía, pero no siempre disponemos del “elemento resonante adecuado”, para cada frecuencia o porción del espectro radioeléctrico que deseamos (o necesitamos) trabajar. Esto es, sería imposible tener un transductor apropiado para cada aplicación existente en el mundo porque sencillamente, no es nuestro objetivo. Por el lado de la radio y los aficionados a las comunicaciones, nos puede resultar poco práctico montar enormes construcciones de soporte y construir grandes antenas para trabajos que, quizás, no se repiten a menudo.

Considerando todas las observaciones previas, podemos asumir que un sistema que sea capaz de reemplazar al dispositivo final de la cadena de un sistema de radio (el elemento resonante e irradiante) y que, como valor agregado, llegue a nosotros presentado en un tamaño pequeño y práctico de utilizar, lo convierte en un elemento muy útil para contar dentro de nuestro grupo de herramientas, que en la mayoría de los casos, resulta necesario para concretar un trabajo y ajuste final correcto. Otra aclaración importante que debemos hacer es la siguiente: no todos los equipos que trabajan mediante la emisión de radiofrecuencias utilizan el mismo tipo de “irradiante”. Por ejemplo, en el caso de los dispositivos médicos orientados a la relajación muscular, podemos hablar de arrollamientos que forman bobinas o inductores “sintonizados” para concentrar la emisión de radiofrecuencia en una zona determinada, no muy amplia. Muy diferente es el caso de una antena transmisora de radio, que intentará irradiar en todos los sentidos que sea posible, tal como si fuera una antena isotrópica. El último ejemplo útil es el caso de un nebulizador ultrasónico, donde la energía se aplica sobre una zona muy puntual y específica que provoca que el líquido “rompa” (cavitación) provocando la niebla útil para una nebulización (aerosolterapia). Podemos observar entonces que, para una misma frecuencia de trabajo (1.5 a 2Mhz) tenemos tres aplicaciones muy diferentes con tres tipos de transductores que nada tienen que ver uno con el otro y que, sin embargo, cada uno cumple una función muy valiosa dentro de la cadena de trabajo, en la arquitectura del equipo.

Otro concepto muy importante, es lo que se denomina “impedancia” de salida del equipo generador de radiofrecuencia. Para no caer en aburridos fundamentos matemáticos (que tampoco son necesarios para la explicación), podemos invitarte a imaginarlo como una resistencia pura dedicada sólo a la corriente alterna. Por ejemplo, un amplificador de audio utiliza en sus salidas altavoces de 4 Ohms u 8 Ohms, sin embargo, cuando intentamos medir este valor con el multímetro, el resultado es más parecido a un cortocircuito que a esas magnitudes. La respuesta es que ese valor de 4 u 8 Ohms es la resistencia que el altavoz le presenta a la corriente alterna, mientras que nuestras mediciones con el multímetro son con corriente continua. Un ejemplo claro de esto es que un cable coaxial (o de cualquier tipo que combine más de un conductor) tenga una “impedancia característica” ¿Cómo puede ser posible esto en un cable que no debería presentar “resistencia” al paso de la corriente? Como mencionamos antes, dentro de nuestro mundo de corriente continua, que es manejado por el multímetro, todo trabaja de una manera. Sin embargo el mismo cable, dentro del mundo y el ámbito de las corrientes alternadas en el tiempo y de frecuencias variables o “aperiódicas” puede presentarse como una resistencia importante.

Para mantener un sistema equilibrado y trabajando en forma apropiada, el generador de radiofrecuencia debe “ver” o “encontrar” en su salida un camino de una impedancia adecuada, de lo contrario, la señal no podrá salir (como si fuera un tubo pequeño, por donde no pasan las nueces) y toda esa energía, o la parte que no pueda salir al exterior, será devuelta al generador. Esto suele presentar graves inconvenientes como es el calor y la ya conocida Relación de Ondas Estacionarias. Es muy importante entonces, cuando trabajamos con corrientes de naturaleza alterna, como es el caso de la radiofrecuencia, estar muy atentos a “acoplar” los circuitos con la misma impedancia a lo largo de toda la cadena de generación. Como ejemplo de esto, podemos citar los casos más familiares a nuestros usos. Para los circuitos de video y TV, en general se utilizan impedancias de salida de 75 Ohms. A esto lo podemos comprobar de manera muy sencilla observando físicamente al cable y descubrir que ese valor (75 Ohms) está impreso en el cuerpo del cable.

En el otro grupo importante, los cables dedicados a equipos de radio comunicaciones poseen un estándar de 50 Ohms de impedancia nominal. Por lo tanto, si tu intención es construir equipos transmisores de TV, debes hacerlo y ajustarlo para una impedancia nominal de salida de 75 Ohms y a un equipo de radio, para comunicaciones, a un valor de 50 Ohms. Ya tenemos un concepto más claro y sencillo de qué es el de la impedancia, observada desde el punto de vista práctico y específico para la función que nos convoca en el artículo. El otro concepto importante, que es mucho más sencillo de comprender y asumir, se refiere a la potencia del generador de radiofrecuencia. Podemos contemplar un generador de pocos mili-watts hasta otro de muchos miles de Watts (o Vatios). Para cada caso en particular, la carga fantasma deberá estar preparada para disipar la potencia del generador. En muchos casos, donde la energía es elevada, se utilizan sistemas refrigerados por ventilación forzada, o en “baño de aceite”, para que el conjunto sea capaz de absorber la energía enviada desde el generador.

Hasta aquí tenemos, entonces, dos indicaciones importantes que nos guiarán en la construcción de una carga fantasma: Impedancia y Potencia. Como sabemos que el generador debe encontrarse con un sistema resistivo puro, para poder funcionar en forma adecuada, lo que haremos es utilizar resistencias convencionales de carbón depositado para la construcción de nuestra herramienta. Aquí entra en escena una aclaración muy importante, que puede parecer redundante, pero que siempre conviene aclarar para evitar errores constructivos y conceptuales. Cuando hablamos de elementos resistivos puros, estamos indicando que no deben ser resistencias bobinadas en alambre, ya que estas introducirían una componente inductiva muy importante y el circuito “resonaría a frecuencias específicas”, cosa que no sería útil para nuestros propósitos. Una resistencia convencional de carbón depositado, a pesar de tener componentes reactivas (inductancias y capacitancias), son de magnitud muy pequeña, casi despreciables a los fines prácticos y además, es el elemento más económico y más sencillo de obtener en cualquier parte del mercado. Por supuesto, existen las resistencias puras y específicas para construir cargas fantasmas, sin embargo, las necesidades de nuestro uso estarán más que satisfechas con el uso de resistencias convencionales. Además, las resistencias tradicionales nos permiten construir una carga fantasma útil para frecuencias desde DC hasta más allá de los 200Mhz.

Para construir nuestra carga fantasma de 50 Ohms (dedicada a trabajar con transmisores de radio) no existe en el mercado ese valor resistivo en forma estándar y mucho menos de una potencia de al menos 20Watts. Podríamos utilizar dos resistencias en paralelo de 100 Ohms y 10Watts de potencia de disipación, pero no es sencillo conseguir resistencias de esa potencia (en carbón depositado) y tampoco quedaría una construcción pequeña. En nuestro ejemplo, como has notado en las imágenes, utilizamos 20 resistencias de 1.000 Ohms (1K) X 1W de disipación que, conectadas todas en paralelo, nos ofrecen una resistencia equivalente de 50 Ohms – 20Watts para todo el conjunto. Sin dudas, una solución eficiente y con elementos sencillos de conseguir en el cualquier tienda de componentes. Podemos agregar también, que la construcción mecánica queda siempre a criterio del desarrollador.

En nuestro ejemplo, un conector macho PL259 para cable RG-213 es el elemento seleccionado para soportar una lámina de chapa agujereada según un patrón circular (puedes hacer un diseño cuadrado si deseas) donde se suelda un extremo de cada resistencia. El tipo de chapa galvanizada (zinc) permite una soldadura sencilla y rápida, por lo que la construcción no será dificultosa o que requiera de herramientas especiales para llegar a buen término. El otro extremo de la conexión, el que se une al conductor central del conector, se puede realizar con otra chapa agujereada y soldada (igual que la anterior) o simplemente uniendo todas las resistencias entre sí y conectándolas al conductor central del conector PL259.

A una impedancia nominal de 50 Ohms se ajustan las etapas de amplificación en un transmisor de radio. De esta forma, podemos usar nuestra carga fantasma para calibrar y ajustar a máxima potencia de trabajo a todas y cada una de las etapas amplificadoras de un circuito transmisor. Esto es: no sólo la salida final, sino etapa por etapa. La conexión es mediante el uso de un instrumento medidor de potencia (Watt-Meter o Vatímetro) para observar que durante la calibración, el amplificador bajo ajuste incremente su potencia de salida a la máxima admisible y ante una carga correcta y apropiada como es una carga fantasma. Podríamos realizar un ajuste con una antena física y real, pero no sólo estaríamos violando las reglamentaciones que indican que para ajustar un equipo hay que utilizar cargas fantasmas, sino que durante el proceso de ajuste, estaremos irradiando señales espurias e interfiriendo otros servicios en otras frecuencias.

Este último punto es uno de los claves que nos llevan a fomentar el uso de una carga fantasma. Nuestra transmisión no alcanzará buena distancia y nos permitirá trabajar con la seguridad de utilizar los elementos adecuados. El transmisor “verá” a una antena ideal durante el proceso de ajuste. Con una carga fantasma puedes controlar y verificar un conector-adaptador o un cable coaxial (una línea de transmisión) y por supuesto, ajustar a la máxima excursión de potencia a un transmisor de radio. Un accesorio-herramienta muy sencillo de construir, muy útil para utilizar e indispensable para realizar un buen trabajo. Constrúyete una; la necesitarás para ajustar los transmisores de radio que desarrollaremos aquí, en NeoTeo.