RADIOS TALKABOUT, FRS, GMRS Y PMR446

CONOCE LOS RADIOS TALKABOUT, FRS, GMRS y PMR446

Por: Ing. Ramón Miranda, YY5RM (ramon.miranda811@hotmail.com).

Saludos Colegas.  Hasta la fecha he publicado diversos artículos dedicados al conocimiento de la electrónica y temas de interés para Radioaficionados. La descripción del termino “Radioaficionado“ incluye la debida habilitación por parte de las comisiones de telecomunicaciones de los países, nunca se incluyen los Colegas usuarios de CB11 metros (Banda Ciudadana), bandas comerciales (empresas),  institucionales (Bomberos, Ejercito, Policías, Protección Civil y otros)  y en este caso para los operadores de Radios UHF Talkabout (FRS, GMRS, PMR446 u otros) con intenciones de hacer buena radio. Para mi forma de pensar, “todos somos Colegas” y a pesar de la exclusión el Código del Radioaficionado nos enseña a respetar y tender una mano amiga a nuestros futuros Colegas.

La mayoría de Radioaficionados legalmente habilitados iniciamos este hobby en banda CB 11 metros o con estos pequeños equipos económicos, los cuales requieren pocos conocimientos sobre legislación de su uso, técnicas de operación, electrónica, telegrafía, cultura general, entre otros.

Los Radios Talkabout (o similares) son equipos portátiles de bajas potencias y antena no desmontable, los cuales operan en un estrecho rango del espectro de la UHF (Ultra Alta Frecuencia) en modo FM (Frecuencia Modulada) típicamente para transmisión en fonía (transmisión de la voz), diseñados para satisfacer las necesidades familiares, particulares y/o profesionales a corto alcance, sin necesidad de licencia u autorización previa. Incluyen 22 canales, de los cuales 8 son exclusivos para el Servicio General de Radio Móvil (GMRS: 15 al 22), 7 canales exclusivos para el Servicio de Radio Familiar (FRS: 8 al 14) y 7 canales para ambos servicios (1 al 7), en Venezuela la legislación actual permite el libre uso (con sus limitantes) para los primeros 14 canales.

Se sugiere complementar el presente artículo, mediante la lectura del CÓDIGO DEL RADIOAFICIONADO Y LA REFORMA DE LAS CONDICIONES PARA LA CALIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE USO LIBRE (según Decreto N° 2.493 del 4 de julio de 2003. Gaceta Oficial N° 37.725 del 4 de julio de 2003).

TEMAS

1.       Términos y conceptos aplicados.

2.       Ideas para construir Saltatechos.

3.       Antenas UHF.

3.a Ringo 5/8 λ con plano tierra artificial.

3.b Sim-Jim de 3/4 λ.

3.c Dipolo Plegado YY5RM.

4.      Comentarios finales.

TÉRMINOS Y CONCEPTOS APLICADOS

El término TALKABOUT fue adoptado por una empresa fabricante de estos equipos (Motorola) y las posibles traducciones al idioma español sería entre otros: Hablemos de, platiquemos de, sigamos hablando, sigamos platicando, etc.  Otras empresas fabricantes de radios y los mismos usuarios adoptaron otros nombres tales como Radios 3, 4, o 5 Millas, Móviles, Portátiles, o como el que se observa en la gráfica anterior con el nombre Microtalk, adoptado por otra marca fabricante de radios (Cobra).

FRS: Servicio de Radio Familiar (462 y 467 MHz).

GMRS: Servicio General de Radio Movil (462 MHz).

PMR446: Private Movile Radio (446 MHz).

RADIOFRECUENCIA (RF): También denominado como Espectro de Radiofrecuencia es la porción menos enérgica del espectro electromagnético, situada entre los 3 KHz y 300 GHz. Son señales alternas que se propagan en el espacio a la velocidad de la luz y se clasifican en rangos según sus longitudes de ondas (λ), en las que podemos mencionar:

1.       VLF (Muy Bajas Frecuencias) con λ de 10 Km → 100 Km.

2.       LF (Bajas Frecuencias) con λ Kilométricas, de 1 Km → 10 Km.

3.       MF (Frecuencias Medias) con λ de 100 metros → 1 Km.

4.       HF (Altas Frecuencias) con λ de 10 metros → 100 metros.

5.       VHF (Muy Altas Frecuencias) con λ métricas, de 1 metro → 10 metros.

6.       UHF (Ultra Altas Frecuencias) con λ de 10 centímetros → 100 centímetros.

7.       SHF (Super altas frecuencias o microondas) con λ de 1 centímetro → 10 centímetros.

EHF (Frecuencias extremadamente altas o microondas de altas frecuencias) con λ de 1mm → 10mm.

 Los Radios Talkabout operan en UHF, por lo tanto la propagación de señales es en línea recta (son más efectivos cuando se tiene vista entre el transmisor y receptor), por su pequeña λ tienen alto poder de penetración (incluso fácilmente atraviesan la atmósfera) y rebote con objetos metálicos.

FRECUENCIA: Es la cantidad de ciclos (ondas sinusoidales) de la señal electromagnética, que transcurren en un tiempo determinado y su unidad patrón es el Hertz (ciclos por segundo). Para este tema:

El equipo receptor debe sintonizarse en la misma frecuencia del equipo transmisor (en el mismo canal) para establecer la comunicación.

LONGITUD DE ONDA (λ): Es la distancia recorrida por una sola onda, desde que se inicia un ciclo hasta que éste termina, esto quiere decir que cualquier señal electromagnética viaja a la velocidad de la luz, entonces en un segundo debe recorrer 300.000.000 metros. Para el canal uno (1) se generan cuatrocientos sesenta y dos millones quinientos sesenta y dos mil quinientos ciclos (462.562.500 Hz) en un segundo y un solo ciclo de esta frecuencia recorre la distancia de 0,648 metros.  La fórmula para calcular λ (y frecuencia es):

Ejemplo para el canal 1: λ = 300 / 462,5625 = 0,648 metros.

Esta longitud nos sirve entre otros, para cálculos de antenas, longitudes de cables coaxiales o cualquier línea de transmisión, distancia entre antenas, etc.

El nombre que llevan los equipos para Radioaficionados se clasifican según su λ, ejemplos: Equipos VHF 2 metros, equipos CB11 metros, equipos HF (bandas desde 10, hasta 80 metros), MF 160 metros, VHF 6 metros, etc. Para estos radios talkabout la banda sería 64 centímetros.

ONDA PORTADORA: En palabras sencillas, este caso es la señal de radiofrecuencia que se emite o se recibe desde la antena y que ésta a su vez es capaz de portar la señal de audio (voz proveniente desde el circuito del micrófono).

FRECUENCIA MODULADA: Es un modo de transmisión donde el circuito de audio produce variaciones de unos pocos KHz en la frecuencia de la señal portadora. En el caso de la recepción, una de las etapas del radio (discriminador) detecta las variaciones en la frecuencia y las convierte en señal de audio. Existen en el mercado tipos de radios que trabajan en otros modos (AM y SSB).

TONOS SUB-AUDIBLES: Con el propósito de eliminar interferencias de señales indeseables, por cada canal es posible seleccionar 38 códigos de tonos sub-audibles.

Sin afectar el audio de la voz humana, los tonos sub-audibles se mezclan en la misma señal portadora y sirven para discriminar el resto de las estaciones que usan el mismo canal, es decir, para que dos radios se comuniquen, además de seleccionar un mismo canal, ambos deben coincidir con el mismo código.

En código #11 de Radios Talkabout equivale al tono sub-audible 97.4 Hz, el cual no existe para otras marcas y tipos de radios, es decir, para diversos fabricantes el código #11 equivale al tono 100.0, por consiguiente el código #37 equivale al tono 250.3

Eléctricamente el tono sub-audible habilita el circuito de audio en el receptor. Se debe seleccionar el código 00 (cero - cero) para deshabilitar esta función y poder recibir todas las estaciones que usan el mismo canal.

ANTENA: Dispositivo transductor que convierte la señal elèctrica de radiofrecuencia (RF) en onda electromagnética y viceversa. Las hay direccionales y omnidireccionales. La polarización debe estar en fase para disminuir pérdidas (la antena transmisora debe estar en la misma posición vertical u horizontal de la antena receptora).

Las gráfica siguiente facilita cálculos de longitudes y frecuencias en antenas típicas. Solo requiere tapar con un dedo la incógnita e ingresar el dato faltante (nota: la frecuencia en MHz y λ en metros):

Ejemplo para el canal 4 (462.6375 MHz) como centro del ancho de banda útil de la antena:

·         1/4 λ = 71.25 / 462.6375 MHz = 0.154 metros.

·         1/2 λ = 142.5 / 462.6375 MHz = 0.308 metros.

·         5/8 λ = 178.125 / 462.6375 MHz = 0.385 metros.

Se pudiera realizar el cálculo de forma inversa, es decir, se sabe la longitud de la antena, pero se desconoce para cual frecuencia resuena. Ejemplos:

         Sabiendo que la entena es de 1/4 λ, entonces; 71.25 / 0.154 metros = 462.6375 MHz.

·      Sabiendo que la antena es de 1/2 λ, entonces; 142.5 / 0.308 metros = 462.6375 MHz.

·      Sabiendo que la antena es de 5/8 λ, entonces; 178.125 / 0.385 metros = 462.6375 MHz.

Es posible usar antenas de longitudes aleatorias y compensar su resonancia adicionando inductancias (bobinas) o capacidades (condensadores). Los Radios Talkabout  (o similares) usan una antena vertical en forma de espiral, recubierta por envoltura de goma o plástico, las cuales son populares y comunes en equipos portátiles (walkietalkie).

IDEAS PARA CONSTRUIR SALTATECHOS

Modificación de radios talkabout (FRS, GMRS). Nota importante: Es necesario aclarar que estas modificaciones infringen las condiciones de uso del equipo y exclusivamente deben realizarse con propósitos experimentales, al culminar dichos experimentos, "el equipo debe retornar a su diseño original".

En lenguaje coloquial de Radioaficionados, los SALTATECHOS son equipos de radios de bajas potencias RF, cuyo alto rendimiento lo sitúa a la altura de cualquier equipo para estación de Radioaficionado. Su uso es exclusivo con fines experimentales debido a que las modificaciones del diseño original incumplen con las limitantes de ley y condiciones de uso por parte del fabricante. 

LA PRINCIPAL MODIFICACIÓN para convertir un equipo de radio en Saltatechos consiste en reemplazar la antena original por una antena externa de alta ganancia (beneficiada con buena altura y vista panorámica):

Para adaptar la antena al radio es necesario abrirlo, desmontar la antena espiral. Conectar el conductor central del cable coaxial RG58/U en el mismo tornillo donde anteriormente conectaba la antena original.

La malla del cable coaxial se debe conectar en cualquier punto que tenga continuidad al borne negativo del banco de baterías del mismo radio y de ser posible, se sugiere montar una pequeña plancha metálica detrás de la tapa de dicho banco de baterías y conectarla también hacia la malla del cable coaxial.

Es preferible adaptar un conector hembra BNC para cable coaxial RG58/U, de manera que permita intercambiar la antena de espiral y la antena externa.

LA SEGUNDA MODIFICACIÓN aplicable consiste en reemplazar el banco de baterías por una fuente de poder de voltaje DC ligeramente superior al de dichas baterías.

Para adaptar un cargador de baterías de celulares (5 voltios DC) como fuente de poder es necesario desconectar el banco de baterías (típicamente tres pilas AA o AAA) original, conectar el borne positivo (+ = cable color rojo, o negro con banda blanca) del cargador en el mismo punto donde antes estaba conectado el electrodo positivo del banco de baterías. Conectar el borne negativo (- = cable color negro, por lo general sin banda) del cargador en el punto donde antes estaba conectado el electrodo negativo del banco de baterías.

En caso que el dispositivo cargador de celulares tenga un voltaje de salida superior de 5.1 VDC, es posible conectar uno o varios diodos rectificadores (ejemplos: 1N4001 al 1N4007, los diodos para alternadores automotrices son muy fuertes, pero se pueden usar) en serie (intercalado) al cable positivo.  Por cada diodo adicionado se atenúa (resta) desde 0.3 a 0.7 VDC al voltaje del cargador verificar el sentido de conducción de los diodos ya que conectados inversamente no conducen corriente ).

Las fuentes de ordenadores personales igualmente tienen salidas de 5 VDC (+ = cables colores rojos.  - = cables negros) y pudieran usarse.  Para encender una fuente de poder para ordenadores personales, es necesario conectar el cable de color verde, con cualquier cable de color negro.

También es posible adaptar regulador de +5 voltios LM7805 ó similar. El método para corregir voltaje igualmente se realiza mediante diodos (es necesario fijarlo en aluminio disipador de calor y adicionar capacitor en la salida de voltaje, el cual pudiera ser desde 1, hasta 100 microfaradios).

Éstos reguladores permiten aproximadamente 35 voltios DC de entrada, aunque en las imágenes siguientes se indican desde 7 VDC hasta 20 VDC.  Mientras mayor sea el voltaje de entrada, mayor cantidad de calor requiere disipar (al transmitir). 

EXISTEN OTRAS MODIFICACIONES POSIBLES, tales como: Adaptación de micrófono de mano, audífonos, bocina, chasis metálico, conectores para antenas, etc., las cuales requieren  ciertos cuidados.

EJEMPLO #2:

CONSTRUCCIÓN CASERA DE ANTENAS PARA FRECUENCIAS TALKABOUT, FRS, GMRS, PMR446 Y UHF EN GENERAL
(Exclusivamente con propósitos experimentales)

Las antenas presentadas a continuación son exclusivamente para uso experimental, razón por la que se construyen con materiales no  perdurables, sin conector para el cable coaxial, carecen de buena estética, etc.

El RFS es un sencillo instrumento que permite medir la intensidad o presencia de señal RF en UHF, VHF y HF, el cual no requiere conectar a nada, solo se aproxima a la antena, facilitando sus ajustes, establecer comparaciones de intensidad de señal entre transmisores o antenas, verificar en qué dirección se irradía mayor intensidad de señal, etc.  A la derecha se muestra un típico instrumento para CB 11 metros (tiene posición RFS en el selector):

El incremento en la intensidad señal RF, es inversamente proporcional a las pérdidas en el sistema, incluyendo la ROE (SWR).

ANTENA RINGO 5/8 λ CON PLANO TIERRA ARTIFICIAL, PARA UHF TALKABOUT, FRS, GMRS Y PMR446

Es una antena omnidireccional de polarización vertical, de 5/8 λ, es acoplada a la línea coaxial mediante un “aro” adaptador de impedancias y en este caso cuenta con un plano tierra artificial conformado de cuatro radiales (1/4 λ cada uno) instalados a una separación equivalente a 1/4 λ por debajo del aro adaptador.

MATERIALES:

·     Tubo de aluminio, 3/8” en diámetro por 1 metro de largo (debe entrar telescópicamente dentro del tubo de 1/2”).

·       Tubo de aluminio, 1/2” de diámetro, por 1,10 metro de largo (usado como mástil de la antena).

·        Una abrazadera de rosca, para 1/2”.

·        Tres  tramos de alambre de aluminio o cobre desnudo, 40 centímetros de largo cada uno.

·     Un rawnplug plástico (de buena dureza, no debe ablandarse con el sol) u otro cilindro aislante similar (que permita internar dentro del tubo de aluminio).

·         1 regatón plástico para tubo de 3/8” (para tapar en la punta del tubo).

·         Cable coaxial RG58/U (longitud a convenir, preferible menor de 10 metros).

·         Tres tornillos con tuercas (para fijar aro y radiales).

·         Teipe de goma o de plástico.

CONSTRUCCIÓN 

(Imágenes explicativas):

El irradiante mide 38.5 cm, el radio conformado por los 4 radiales es 15.4 cm y se fijan a 15.4 cm por debajo del aro.

En caso de requerir óptimo ajuste, es necesario colocar el instrumento RFS cercano de la antena y desplazar en el “aro” el punto donde conecta el cable coaxial, hasta obtener lectura máxima RFS.

ANTENA SLIM JIM PARA UHF TALKABOUT, FRS, GMRS Y PMR446

Es una antena omnidireccional vertical, de 3/4 λ, compuesta de un tramo (superior) irradiante de 1/2 λ más un tramo inferior de 1/4 λ el cual ataca o acopla al tramo superior (adaptador stub de 1/4 λ).  Permite adaptarse a cualquier impedancia de línea coaxial modificando la altura del punto “D” donde se conecta dicho cable coaxial y el ajuste permite desde 0 Ω (altura = 0) hasta aproximadamente 400 Ω (D aproximado al punto C = altura máxima), ésta antena se puede construir con alambre de cobre o de aluminio, tubos de aluminio, etc. Debe quedar totalmente aislada del tubo mástil (típicamente se protege dentro de tubo o canaleta PVC).

Se recomienda esta antena por su sencillez, fácil construcción y montaje, además es discreta y no requiere ajustes.

ANTENA SLIM-JIM, PROTEGIDA DE LA INTEMPERIE MEDIANTE CANALETA PVC

ANTENA SLIM-JIM, PROTEGIDA DE LA INTEMPERIE MEDIANTE TUBO PVC

ANTENA DIPOLO PLEGADO YY5RM

Es una antena variante del Dipolo Plegado, pero de longitudes reducidas en 5% respecto al estándar. Esta modificación permite optimizar la eficiencia de radiación y adaptarse perfectamente en sistemas de 50 Ω.

Igual que en cualquier antena Dipolo, en polarización vertical se comporta como antena omnidireccional y en polarización horizontal irradia en forma bidireccional. 

El balun coaxial consiste en un bucle o tramo de cable coaxial doblado en forma de “U”, cuya longitud depende del factor de la velocidad de propagación del mismo cable coaxial (VP) y éste a su vez depende del tipo de material aislante entre el conductor central y la malla, el cual típicamente es espuma de teflón (VP = 0.82), aunque eventualmente se construyen con aislante de polietileno (VP = 0.66). El cálculo se realiza: 142.5 / frecuencia y el resultado se multiplica por VP (si se ingresa la frecuencia en MHz, el resultado será en metros), ejemplo para cable coaxial de 0.82VP: 142.5 / 462.6 MHz x 0.82 = 0.252 metros (25.2 centímetros).

Bautizada como "Antena Dipolo Plegado YY5RM", es la única antena de auto-cancelación de reactancias, con un ancho de banda único y no superado por antenas diseñadas hasta la fecha.

En las imágenes se indican diversas longitudes de antena y frecuencias, aunque debido al extenso ancho de banda de la misma, se puede usar de 28 a 30 centímetros.

OTRA TÉCNICA PARA IMPLEMENTAR LA ANTENA DIPOLO PLEGADO YY5RM

Para incrementar la ganancia en una dirección, se debe adicionar un elemento reflector de 32 centímetros de longitud, separado a 14 centímetros detrás del Dipolo Plegado. Se construye con cualquier metal y fijar con pegamento al tubo PVC.

Para incrementar la ganancia omnidireccionalmente, la antena Dipolo Plegado YY5RM permite apilar en pares, para conformar arreglos colineales verticales, en frecuencias Talkabout.

Notas:

1) Cada Dipolo Plegado requiere balun coaxial.

2) Para apilar 2 Dipolos, los tramos del del manifold coaxial divisor de potencia, deben ser de 75 ohmios y los del balun de 50 ohmios.

3) Los cálculos de la imagen siguiente están realizado para Dipolos Plegados construidos con alambre de cobre de 1.5 ó 2 milímetros de espesor, similares a los de imágenes anteriores.

4) La envoltura de todo el arreglo colineal puede ser de material PVC.

ANTENA DE ARREGLO COLINEAL, CONSTRUIDA CON ELEMENTOS DRIVEN

Los Elementos Driven se pueden usar sencillos o apilados por pares (2, 4, 8 ó 16 elementos en una misma antena de arreglo colineal), los detalles sobre el funcionamiento, construcción artesanal y manifold coaxial se describen en el enlace siguiente:

http://yy5rm.blogspot.com/2011/10/dipolo-doble-monobanda.html

Notas:

1) Para esta antena, las longitudes del manifold coaxial son similares a las del arreglo anterior, e igualmente en caso de 2 elementos dicho manifold se debe construir con cable de 75 ohmios (de 50 ohmios para 4 elementos)

2) El tubo mástil metálico afecta el comportamiento omnidireccional de la antena, debido a que la inducción de corrientes que actúan en él, deforman el patrón de radiación con menor ganancia hacia la dirección de dicho tubo mástil, creando una relación "front to back".

3) Por cada Elemento Driven, el único componente aislado de tierra es el conductor central del adaptador ganma-matching.

4) Para evitar entrada de agua de lluvias, se requiere colocar tapas plásticas (regatones) en cada borde de tubo. También es necesario proteger el espacio ubicado entre el extremo inferior del tubo ganma-matching y el conector hembra para el cable coaxial. 

Según análisis virtuales mediante el programa MMANAGAL Basic, con 2 elementos se obtiene una ganancia de 5.74 dBd en el espacio libre y 13.06 dBi a 6 metros de altura.  Con 4 elementos incrementa dicha ganancia hasta 8.83 dBd en el espacio libre y 16.03 dBi a 6 metros de altura. Ambas ganancias con relación pecho-espalda (F/B dB) de menor intensidad hacia el tubo mástil.

ANTENAS YAGIS

Las Yagis son antenas direccionales, compuestas básicamente de tres tipos de elementos (reflector, irradiante y director-es), montados en un soporte lineal denominado “boom“. Suelen usarse en polarización vertical u horizontal, el número de elementos así como sus longitudes, diámetros y distribuciones en el boom (existen otros factores) determinan la ganancia, direccionabilidad, impedancia, diagrama de radiación, formación de lóbulos, etc., el  diseño a escoger dependerá del uso requerido

En la WEB se ha cargado la siguiente hoja Microsoft Excel 2010, la cual realiza cálculos para una antena Yagi vertical, con Dipolo Plegado, balun coaxial, de 12 elementos, 13.65 dBi de ganancia, para frecuencias Wifi, celular GSM, 3G, 4G, 5G, Talkabout, VHF y UHF en general (la antena original es para 435 MHz, la misma es copiada del programa MMANAGAL Basic). Solo se requiere ingresar la frecuencia (en MHz) en la celda de color azul y números en color blanco.

Enlace:
https://mega.nz/#!bqYQlAKB!stJVpdB5W-XQ4ag8DtOVK3kmv5rmleuC8fwu0_FZyXQ

En la imagen siguiente se muestra un ejemplo de como se presenta dicha hoja en la pantalla del ordenador, en este caso con longitudes calculadas para frecuencias Talkabout 462.6 MHz:

Notas:

El enlace siguiente describe técnicas para construcción casera de antenas Yagis:
http://yy5rm.blogspot.com/2019/01/construccion-de-antenas-wifi-movil.html

En caso que desee realizar ensayos y simulaciones virtuales con algunas de las antenas presentadas en este artículo, el siguiente enlace contiene una carpeta que incluye archivos de  antenas HF, VHF y UHF, los cuales requieren el programa MMANAGAL Basic para su edición:

https://mega.nz/folder/HzwAURYQ#i4MJF-oE6JG_z-XJe-IfbQ

PARA CULMINAR

Este y muchos artículos similares que he escrito son de libre uso, eventualmente son modificados y la última actualización siempre estará disponible para descargar desde www.qrz.com (YY5RM en el buscador), o directamente desde https://www.qrz.com/db/YY5RM 

Se sugiere a los futuros Colegas Radioaficionados hacer buena radio, mantener respeto en la frecuencia, aplicar el Código del Radioaficionado y en la medida de lo posible buscar ayuda en las instituciones de su país (ejemplo: www.radioclubvenezolano.org), con el propósito de obtener la debida habilitación que les permita enriquecer conocimientos y disfrutar legalmente el uso de radios en otras bandas. Me despido, espero copiarlos en la frecuencia, que disfruten y sea de provecho de éste Artículo.

Atentamente…..

…..Ramón Miranda, YY5RM

Estación Safari.

Enlaces para descargar el archivo:
(15-09-2020): https://documentcloud.adobe.com/link/review?uri=urn:aaid:scds:US:e6a0087d-839d-4259-8f89-09b30ea06ffe

(15/07/2020): https://www.dropbox.com/s/n1binbubvv90jz3/RADIOS%20TALKABOUT.pdf?dl=0

(15-07-2020): https://mega.nz/file/S2wQjBxJ#EGI9FvySzqbK4ECuKQCCOxgjlghysjIQB4NTwN8PPMQ