4. ANTENAS EN EL SEGMENTO DE
RADIOAFICIONADOS
Físicamente una antena consiste en uno o
varios conductores colocados a una cierta altura dl suelo que trasmite o capta
energía electromagnética .
En el diseño de las antenas se busca siempre la mayor
efectividad es decir que radien el mayor porcentaje de energía que llegue a
ella o que capten la mayor energía posible para unas frecuencias determinadas .
Para ello tienen que cumplir una serie de requisitos como son dimensiones ,
impedancias , etc.
Las características de una antena son
las mismas tanto si se una para trasmitir o para recibir por lo cual se puede
decir que toda buena antena en trasmisión será una buena antena en recepción
Ya hemos dicho que tanto o más importante que el receptor es
la antena que se utilice, es preferible tener una buena antena y un receptor
normal que un buen receptor y una mala antena. Existen varios tipos de antenas
para ser utilizadas en recepción y de
entre ellas hay unas que son más populares que otras por su facilidad de
construcción y por su eficiencia. Vamos a ver algunos tipos de antenas que con
el tiempo han ganado bastante popularidad entre los diexistas, pero antes
algunos conceptos básicos sobre antenas.
4.1 PARÁMETROS IMPORTANTES DE UNA
ANTENA
Seleccionar una antena para la escucha de OC es función de
varios factores. En la mayoría de los casos no será suficiente con tender un
simple cable, es la antena fija o rotatoria?, se requiere recepción
omnidireccional o direccional, en que plano? con qué ganancia?
Ganancia:
El concepto de
ganancia de una antena se deriva del hecho de que las antenas direccionales
enfocan la energía. Dos tipos de ganancia se pueden deducir: una ganancia
referenciada a una antena dipolo de la misma frecuencia, y, una ganancia
relativa a una construcción teórica llamada "radiador isotrópico". En
éste caso el radiador de referencia es una fuente puntual de radiación que
radia igualmente en todas direcciones. La ganancia de la antena es simplemente
la razón de potencia radiada en una dirección dada por dos antenas, la de
prueba y la de referencia. Si una antena tiene 8dB de ganancia sobre la
isotrópica quiere decir que, la potencia radiada es 8db mayor que la potencia
total aplicada a un radiador isotrópico. Ahora, al acumular más energía, la
antena hace al receptor más sensible, esto no significa que la antena cree una
señal con más potencia sino que incrementa la potencia aparente de la señal
enfocando la energía en una dirección.
Directividad:
También llamada directividad horizontal, tiene que ver con
la ganancia y con el patrón de radiación de la antena. Al realizar antenas
direccionales se evitan problemas de interferencias de emisoras indeseadas que
transmiten en la misma frecuencia pero desde un punto distinto. Con la
directividad tiene que ver también el angulo azimuth de radiación y el ángulo
de elevación de radiación.
En OC se da mucho el problema de la interferencia. Una
emisora con una señal débil se ve parcial o totalmente opacada por la señal de
una emisora más potente que emite en la misma frecuencia desde otro sitio o en
una frecuencia adyacente. Así dos o más señales están compitiendo por ser la
escuchada. Consideremos los dos gráficos anteriores. En el primero, una antena
omnidireccional recibe dos señales S1 y S2, ambas de la misma frecuencia.
Debido a la omnidireccionalidad la antena no dará preferencia alguna a ninguna
señal y las recibirá bien a las dos. Ambas señales serán escuchadas, o la más
potente opacará a la más debil. En el segundo gráfico se tiene una antena
dipolo direccional, la señal S1 no llega en su mejor ángulo pero alcanza a
tener suficiente incidencia. Pero S2, de la misma frecuencia que S1, no es
tenida en cuenta o tiene muy poca influencia por tener una dirección
transversal a la dirección de la antena. Surge un problema cuando S1 y S2 son
de la misma frecuencia o adyacentes y además tienen dirección muy similar. Si
se dota a la antena direccional de un rotor, la habilidad para captar emisoras
lejanas de todo el mundo se ve incrementada.
Impedancia de la antena
La antena tiene cierta capacidad y autoinducción que
definen su frecuencia de resonancia. Ante la frecuencia de resonancia las
reactancias capacitiva e inductiva, tienen el mismo valor pero desfasadas 180º,
y por lo tanto se anulan, y la impedancia es 0.
Por tal motivo, a la frecuencia de resonancia, la
antena es puramente resistiva.
La impedancia de acoplamiento es la resistencia que
hay al acoplamiento energético de RF y la antena. (En emisor se denomina
resistencia de radiación).
La impedancia de
una antena es la relación que existe en un punto de antena entre la tensión y
la intensidad ;si alimentamos a una antena con una frecuencia que corresponde a
su resonancia la impedancia coincida con la resistencia de radiación .
En el punto de
alimentación tendremos un máximo de corriente creado por la potencia entregada
la cual será disipada por la antena
Z
= Ohmios.
L = Henrios.
C = Faradios.
Eficiencia
Relacionado
con la impedancia de la antena tenemos la eficiencia de radiación y la eficiencia
de reflexión. Estas dos eficiencias nos indicarán una, cuanto de buena es una
antena emitiendo señal, y otra, cuanto de bien está adaptada una antena a una
línea de transmisión.
La Eficiencia de
Radiación se define como la relación entre la potencia radiada por la antena y
la potencia que se entrega a la misma antena. Como la potencia está relacionada
con la resistencia de la antena, podemos volver a definir la Eficiencia de
Radiación como la relación entre la Resistencia de radiación y la Resistencia
de la antena:
La Eficiencia de
Adaptación o Eficiencia de Reflexión es la relación entre la potencia que le
llega a la antena y la potencia que se le aplica a ella. Esta eficiencia
dependerá mucho de la impedancia que presente la línea de transmisión y de la
impedancia de entrada a la antena, luego se puede volver a definir la
Eficiencia de Reflexión como 1 - módulo del Coeficiente de reflexión2 ,
siendo el coeficiente de reflexión el cociente entre la diferencia de la
impedancia de la antena y la Eficiencia de Reflexión = 1 - (Coeficiente de
Reflexión)2 , donde
Algunas veces se
define la Eficiencia Total, siendo esta el producto entre la Eficiencia de
Radiación y la Eficiencia de Reflexión.
Eficiencia Total
= Eficiencia de Radiación x Eficiencia de Reflexión
impedancia de la
línea de transmisión, y la suma de las mismas impedancias.
Atenuación
Se especifica en tanto por ciento '%' o en 'dB'. Se
refiere a un trozo de conductor de 100 m de longitud, por lo general. Son las
pérdidas que tiene un conductor a causa del valor óhmico, propiedades del
dieléctrico, etc.
Ganancia
Directiva y Ganancia de Potencia
La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia radiada en una
dirección en particular con la densidad de potencia radiada al mismo punto por
una antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian la misma
cantidad de potencia. El patrón de radiación para la densidad de potencia
relativa de una antena es realmente un patrón de ganancia directiva si la
referencia de la densidad de potencia se toma de una antena de referencia
estándar, que por lo general es una antena isotrópica. La máxima ganancia
directiva se llama directividad. Matemáticamente, la ganancia directiva es:
Donde:
D = ganancia directiva (sin
unidades)
P = densidad de potencia en
algún punto de una antena determinada (W/m2)
Pref = densidad
de potencia en el mismo punto de una antena de referencia (W/m2)
La ganancia de potencial es igual a la
ganancia directiva excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a
la antena (o sea, que se toma en cuenta la eficiencia de la antena). Se supone
que la antena indicada y la antena de referencia tienen la misma potencia de
entrada y que la antena de referencia no tiene perdidas (h = 100%).
Matemáticamente, la ganancia de potencia (Ap) es:
Ap = D
h
Polarización
de la Antena
La polarización
de una antena se refiere solo a la orientación del campo eléctrico radiado desde
ésta. Una antena puede polarizarse en forma lineal (por lo general, polarizada
horizontal o vertical), en forma elíptica o circular. Si una antena irradia una
onda electromagnética polarizada verticalmente, la antena se define como
polarizada verticalmente; si la antena irradia una onda electromagnética
polarizada horizontalmente, se dice que la antena está polarizada
horizontalmente; si el campo eléctrico radiado gira en un patrón elíptico, está
polarizada elípticamente; y si el campo eléctrico gira en un patrón circular,
está polarizada circularmente.
Ancho de Banda
de la Antena
El ancho de banda
de la antena se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la
operación de la antena es "satisfactoria". Esto, por lo general, se toma
entre los puntos de media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones
en la impedancia de entrada de la antena.
Angulo de Radiación (o Recepción): Es otro parámetro a tener
en cuenta cuando se habla de antenas, dado que la propagación de ondas de HF
(las de onda corta) a través de largas distancias se debe al fenómeno de
reflejo y esto hace que existan zonas intermedias donde no es posible la
recepción o es demasiado dificultosa. Así, el ángulo con el cual la onda llega
a la ionosfera pasa a ser importante.
Este gráfico muestra dos situaciones. S1 es emitido con un
ángulo de radiación a1, así se tiene una zona muerta entre el emisor y el punto
A. Ahora, S2 es emitido con un ángulo de radiación a2 y al ser pequeño se crea
una zona muerta mucho más grande, comprendida entre el emisor y el punto B.
Dichas distancias pueden ser de cientos o miles de kilómetros. El ángulo de
radiación de una antena se determina por diseño, es decir, por sus mismas
propiedades físicas. El ángulo deseado es función de las propiedades de la
ionosfera, de la hora del día, de la frecuencia de operación, etc.El ángulo de
radiación se mide en el plano vertical y viene determinado por el diagrama de
radiación de la entena , por la altura
de la antena respecto al suelo y por la naturaleza del mismo , y tiene gran
importancia para lograr mayores distancias
de salto de un circuito , como se muestra en la figura siguiente;
Figura. Distancia
que se puede conseguir con un salto , según el ángulo vertical de radiación.
DIRECCIONALIDAD
DE LAS ANTENAS.-
En las antenas verticales la radiación o captación de ondas directas y
reflejadas, es la misma en todos los sentidos (antenas omnidireccionales).
En las antenas horizontales, la combinación de ondas directas y
reflejadas no es la misma Se trata de una antena direccional.
Como en los casos prácticos, la antena deberá estar sintonizada en
banda ancha para que pueda captar todos los canales de una banda.
4.2 DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE DE
UNA ANTENA
Una antena, al ser un elemento de un circuito, tendrá
una distribución de corrientes sobre ella misma. Esta distribución dependerá de
la longitud que tenga la antena y del punto de alimentación de la misma.
Antes de continuar tenemos que hacer una parada para
explicar que es una onda estacionaria. Esta es una onda que se crea cuando una
señal se está propagando por un medio de transmisión y es reflejada por culpa
de una mala adaptación o por culpa de un final de línea.
Supongamos primero que tenemos una línea acabada en
circuito abierto y alimentada en uno de sus extremos. En el momento de
alimentar a esta línea de transmisión con una señal senoidal, se crea una onda
que se propaga por la línea.
Esta señal se irá repitiendo cada longitud de onda
landa (he dicho una longitud de onda y no media longitud de onda) ya que es una
señal senoidal y es periódica. Esto provoca que ahora tengamos una distribución
de corrientes que no es constante y que varía en función de la longitud de onda
landa.
En la siguiente figura podemos ver una representación
gráfica de como quedaría una distribución de corrientes en la línea que estamos
tratando.
Una
vez que la onda llega al final de la línea, esta es reflejada al no poder
continuar su camino, volviendo hacia el generador. Esta onda reflejada tiene un
desfase de 90º respecto de la onda incidente, por lo que al sumarse con la onda
incidente, tendremos puntos en donde la suma de un máximo y en donde de un
mínimo..
Si en vez de estar
acabada la línea en circuito abierto, estuviera acabada en corto circuito,
también se reflejaría la onda, pero en vez de estar desfasada 90º, estaría
desfasada 180º. También se sumaría a la onda incidente y lógicamente también
crearla onda estacionaria.
En la siguiente figura podemos ver como quedan la onda incidente, la reflejada
y la estacionaria en la línea de transmisión que estamos tratando.
Esta es la onda estacionaria que se crea en la línea.
Para entenderlo mejor se suele representar el módulo de la intensidad, que
sería lo que mediría un medidor de corriente de RF, y la tensión en la misma
línea.
Una cosa que no se ha comentado, pero que es muy
importante, es la posición de los máximos y de los mínimos de una onda
estacionaria.
Al estar acabada la línea en un circuito abierto, en ese punto no podrá
desplazarse la corriente, luego el módulo de la corriente en el extremo de la
línea tendrá un mínimo. Por la misma razón, la tensión en ese punto tendrá un
máximo, ya que hay máxima concentración de energía.
Al ir variando la tensión y la intensidad en la línea, la impedancia también
irá variando. Este detalle es importante puesto que una vez que tengamos
diseñada nuestra antena, dependiendo del punto en el que la alimentemos, tendremos
distinta impedancia. Así por ejemplo, si tenemos un cable de 50 ohmios para
alimentar una antena, nos interesará alimentarla por un punto que presente
impedancia cercana a 50 ohmios para tener las mínimas perdidas por desacoplo de
impedancias.
Como
podemos ver en la imagen anterior, el módulo de la corriente en la línea se
repite cada media longitud de onda, que es la distancia que se utiliza para
diseñar antenas. Pero, ¿por qué se utiliza esa longitud y no otra?.
En realidad hay muchos tipos de antenas y cada una utiliza una parte distinta
de la longitud de onda, así que dependiendo de la aplicación que queramos, del
tipo de antena que queramos utilizar y de más factores (espacio, ... )
utilizaremos una medida u otra.
Vamos
a ver que ocurre cuando modificamos un poco nuestra línea de transmisión que
estamos tratando. Vamos a suponer que alimentamos en un punto cualquiera y que
tenemos creada una onda estacionaria en ella.
En la siguiente figura tenemos representado de forma esquemática como quedará
esa onda en nuestra línea, en donde se indica con flechas el sentido de las
corrientes.
Sin
meterse en cuestiones físicas, si una corriente circula por un conductor,
creará un campo eléctrico y magnético en sus alrededores.
Luego nuestra corriente creará un campo eléctrico y
magnético, pero como supondremos que la distancia entre los dos conductores que
forman nuestra línea (S) es pequeña, no se creará una onda que se propaga,
puesto que la contribución que presenta el conductor superior se anulará con la
que presenta el conductor inferior.
Pero si separamos en un punto los dos conductores,
los campos que crean las corrientes ya no se anularán entre si, si no que se
creará un campo eléctrico y magnético que formará una onda que se podrá
propagar por el espacio.
Según esto, dependiendo del punto desde el que separemos el conductor,
tendremos una longitud en los elementos radiantes (H) variable. Al variar esta
longitud, la distribución de corriente variará, y lógicamente la onda que se
creará y se propagará.
Hay que seguir observando que en los extremos
seguimos teniendo un mínimo de corriente y que continúa repitiéndose cada media
longitud de onda.
Luego ahora podemos ver de forma gráfica, que si
suponemos que nuestra antena son solo los elementos radiantes y que el punto en
el que los hemos separado es el punto de alimentación de la antena, el módulo
de la intensidad en el punto de alimentación varía y lógicamente, también varía
la impedancia que presenta la antena.
4.3 FRECUENCIA DE RESONANCIA DE
UNA ANTENA
La vibración o frecuencia de resonancia de una antena es
comparable a la vibración de una cuerda o varilla en la que se establecen
vientres y nodos. (fig.).
En RF, a cada nodo de intensidad, le corresponde un
vientre de tensión, y a cada vientre de intensidad un nodo de tensión. A este
sistema de nodos y vientres que se establecen en una antena se denomina
distribución de ondas estacionarias.
En las antenas con un polo a tierra (antenas
Marconi), se produce un sólo nodo de intensidad (vientre de tensión) en el extremo
de antena. Y viceversa en el plano de referencia de la puesta a tierra. (fig.).
En antenas verticales u horizontales no unidas a
tierra, la oscilación fundamental se establece para el semiperíodo, por lo que se llaman antenas de media onda.
(fig.).
Con esto se ve, que una antena sólo puede entrar en
resonancia a ciertas frecuencias bien determinadas (a la fundamental o a
ciertos armónicos de ésta).
La longitud exacta de las antenas es un 5 % menor, debido
a aislamientos defectuosos.
4.4 TIPOS DE ANTENAS
Existen cuatro clases de propagación:
- Directa.
- Por reflexión.
- Por difracción.
- Por refracción.
La directa es la que más interesa. Es la que se representa por el tópico de
"hasta donde alcanza la vista".
Sin embargo, también se puede captar la señal de TV, si tiene suficiente
intensidad y no la falsean los obstáculos, por la propagación reflejada en un
obstáculo (montaña, edificio, etc), por la difractada siguiendo la ladera de
las montañas o colinas o siguiendo la línea del horizonte, y finalmente, por la
refractada en las capas inferiores de la ionosfera, (refracción debida al
estado ionizado de esta zona de la atmósfera).
Pueden llegar a la antena dos señales idénticas pero
una reflejada y otra directa, y como no coinciden en el tiempo, se crean las
imágenes fantasma, que pueden ser molestas.
Se corrige con antenas de gran directividad. Si la línea de bajada de antena es larga se puede producir
reflexión, en especial si las impedancias no se corresponden.
La antena tanto receptora como emisora, cubre un
área tanto más amplia cuanto mayor es su altura. El principio de reciprocidad
en las antenas es que el comportamiento de ambas es idéntico. Por tanto, si una
tiene sentido horizontal, la otra también.
Esto se denomina polarización de la señal.
La horizontal proporciona menos ruidos y mayor
alcance en transmisión. En algunos países, ambos para evitar la interferencia
entre emisoras próximas en el mismo canal.
En las emisiones de TV y radio FM se emplea onda
directa, dando mayor estabilidad a la emisión. La antena de TV merece tanta más atención cuanto mayor sea la
frecuencia del canal a sintonizar y además porque este circuito se halla a la
intemperie.
La intensidad de la señal transmitida se mide en el
lugar donde se coloque la antena y se mide en μV, (tensión de RF y campo
eléctrico de RF en μV/ (por metro).
Antenas FM
Estas antenas difieren de las de AM por la
diferencia de frecuencia con que trabajan. La antena más sencilla es el dipolo
simple. Fig .
La energía recibida es mayor cuando el dipolo está
orientado de tal manera que la señal de la emisora incide perpendicularmente en
él. El clásico sistema tierra no es más que una derivación del dipolo simple en
los que se ha sustituido un brazo por el suelo.
Dipolo plegado circular.- Tiene las
mismas características que el anterior, con la ventaja de que al ser
omnidireccional, la ganancia es igual en todas direcciones. (Fig. ).
Antenas con elementos parásitos.- A los 2 últimos
dipolos se les puede añadir conductores rectos, situados a uno y otro lado del
plano del dipolo. Se llaman parásitos y aumentan la ganancia. Tienen un
elemento director y otro reflector, al igual que las de TV. Las consideraciones
que se tienen para TV, valen para FM.
Acoplamiento entre antena y receptor.- La máxima
transferencia de energía se consigue cuando las impedancias de salida de la
antena y de entrada del receptor son iguales.
Antenas de TV , antenas
Yagi
Son antenas directivas de elementos múltiple y alta
ganancia. Al añadir al dipolo, por ser bidireccional, más elementos para
hacerlo direccional, llamados parásitos, porque en sí mismo no son captadores,
llamamos al conjunto antenas 'Yagi'.
Los elementos directores colocados delante,
refuerzan la señal en dirección del emisor. Pueden ser varios. Son siempre más
cortos que el dipolo, de longitud decreciente conforme se aleja de él.
El elemento reflector colocado detrás, bloquea la
captación de señales en la dirección opuesta al emisor. El reflector hace
unidireccional el dipolo. El reflector es algo más largo que el dipolo.
Las antenas Yagi tienen más ganancia porque cada
elemento adicional hace ganar algo en la captación de la señal.
Antena Yagi:
Antena constituida por varios elementos
paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada
ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos directores
dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo
reflejan. (figura siguiente) Los elementos no activados se denominan
parásitos, la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios
parásitos. Su ganancia esta dada por: G
= 10 log n donde n es el número de elementos
por considerar.
.
Para la
antena yagi de tres elementos la distancia entre el reflector y el activo es de
0.15l , y entre el activo y el director es de 0.11l .
Estas distancias
de separación entre los elementos son las que proporcionan la óptima ganancia,
ya que de otra manera los campos de los elementos interferirían
destructivamente entre sí, bajando la ganancia.
Como se puede observar, este diseño de antena yagi resulta ser de ancho de
banda angosto, ya que el elemento dipolar está cortado a una sola frecuencia
que generalmente se selecciona en la mitad del ancho de banda de los canales
bajos de TV; es decir, del canal 2 al canal 6 (de 50MHz a 86 MHz). Esto resulta
ser una desventaja ya que no es posible cubrir varios canales de TV con una
misma ganancia seleccionada. Por tal razón se utiliza la denominada antena yagi
de banda ancha, la cual puede cubrir varios canales a la vez aunque sacrificando
la ganancia.
Antenas directivas en UHF
La
característica de estas ondas, ondas decimétricas, es parecida a un rayo
luminoso o a la luz. Si se coloca un obstáculo, éste dificulta la propagación
del rayo luminoso. Por eso, las antenas han de colocarse lo más altas posibles,
para 'ver' la antena emisora. Como la onda es pequeña, así debe ser el
dipolo, que entonces tiene poca superficie de captación de energía y obliga a
aumentar el número de elementos directores para aumentar la ganancia. El cable
deberá tener pocas pérdidas y lo más corto posible.
VHF ----------------- de 3
A 6 elementos.
UHF ----------------- de 6
a 20 elemento, incluso 27.
Para mejorar las antenas Yagi de UHF, en vez de un dipolo
reflector, están dotadas de un plano eléctrico reflector.
Antenas
Multibanda
Hoy en día, existen muchos tipos de antenas, que
mejoran los diseños anteriores. Así tenemos la antena multibanda, que como su
propio nombre indica capta más de una banda de frecuencia. Con este tipo de
antenas, somos capaces de obtener señal tanto de la banda III como de la IV o,
de la V. (Fig. 10).
Antena de Varilla
Es una de las más fáciles de realizar y es la mejor para aquellos
que viven en apartamentos o en zonas urbanas donde el espacio no es lo que
abunda. Consiste en una varilla de pequeño diámetro y de tres a cinco metros de
longitud. Se puede instalar en un muro, un poste sin hilos de teléfono ni de
electricidad, en una terraza, etc. La varilla de longitud L estaría sujeta al
muro por dos aisladores D, los más alta posible. El cable de bajada C debe ser
blindado, en lo posible coaxial de 75 ohm, el alma conectada al terminal A del
receptor y el escudo o blindaje a la toma a tierra.
Si no se dispone de una varilla metálica se puede usar un material
no conductor como un tubo de PVC y convertirlo en soporte de un hilo o alambre,
desnudo o cubierto, sin blindaje, 12 a 14 AWG, que será quien actúe como
antena. Hacer esto puede resultar más práctico todavía. Sea alambre o varilla
siempre debe estar perfectamente aislado del muro y de cualquier elemento
conductor cercano, líneas telefónicas y de tensión, marcos de ventanas, etc.
La antena no puede ser demasiado grande, luego puede
calcularse para 1/8 de longitud de onda así:
L=37.5/F[MHZ]
Para que opere bien desde
los 9400 Khz...
L=37.5/9.4
L=3.98 metros
A esto se le resta el 3%
porque se trata de propagación en el vacio sino en cobre (generalmente):
L=3.86 metros
Cabe anotar que entre menor frecuencia mayor longitud de
onda y por consiguiente mayor el tamaño de la antena.. podría llegarse a hacer
el cálculo para 1/16 de longitud de onda.
Antena en "L" Invertida
Es muy útil y para ella se necesita algo de espacio
horizontal, es apta para instalarse en zonas rurales, en pequeñas ciudades o en
zonas residenciales espaciosas. El cable horizontal debe tener una longitud L
(entre los aisladores D) de entre 10 y 30 metros, cobre desnudo, cubierto o
esmaltado, pero nunca blindado; debe estar situado a la mayor altura posible
para evitar obstáculos como construcciones de hormigón, edificios, etc. Es
conveniente que el cable C de bajada sea blindado (coaxial de 75 ohm) y debe
permanecer blindado hasta la conexión con el receptor. Además, si no es ni
blindado ni cubierto, debe estar totalmente aislado de cualquier línea de
transmisión eléctrica o telefónica y de cualquier marco de ventana, canales y
otros objetos metálicos.
Dada la longitud se debe tener en cuenta que el cable
horizontal debe ser grueso para que resista la tensión, el viento y el
deterioro. Un alambre entre 12 y 10 AWG estará bien.
Esta antena puede funcionar para todas las longitudes de
onda de la OC, si es de L=10m puede funcionar como una antena de 1/4 de
longitud de onda perfectamente desde las banda de 41m. Si llegara a ser de
L=30m como de 1/2 de longitud de onda, funcionaría perfectamente desde la banda
de 60m, y si fuera de 1/4 , desde la banda de 120m.
Cabe anotar que esta antena sí es direccional, así que la
línea que la atraviesa horizontal y ortogonalmente debe apuntar a la región de
la Tierra de donde están los transmisores de la emisora de su preferencia.
Antena Dipolo Horizontal de Media Onda
Es una antena direccional, y es de media onda porque la
longitud L es muy aproximada a la mitad de la longitud de onda de las señales
que se quieren recibir bien.
Tiene dos partes iguales unidas por un aislador entre ellas.
La longitud de cada una de las partes debe ser de 1/4 de la longitud de onda,
por ejemplo, para escuchar bien la banda de 41m, la longitud L debe ser de
20.5m, y cada sección de 10.25m. El cable de bajada C debe ser bifilar paralelo
o coaxial de 75 ohm, en el extremo superior, conectada al alma a una sección y
el blindaje a otra, y en el extremo inferior el alma conectada al terminal
antena del receptor, y el blindaje al terminal tierra.
Antena Dipolo Multibanda
Es una antena direccional, y está compuesta por varios
dipolos para distintas bandas. Con tres de ellos es suficiente para cubrir
todas las bandas de OC, con las longitudes que se muestran en el gráfico. Dichas
longitudes son de 4m, 8m, 12m, 16m, 20m y 24m (esta tres últimas resultantes de
sumas), así que trabajando como dipolo de media onda trabajaría perfecto desde
la banda de 49m hasta la de 11m, la banda superior de la OC. Si trabaja como
dipolo de 1/4 de longitud de onda, trabajaría perfectamente desde la banda de
90m hasta la de 16m.
Debe ser instalada a la mayor altura posible y con las
mismas precauciones que las anteriores antenas. El cable de bajada C debe ser
bifilar paralelo o coaxial de 75 ohm, en el extremo superior, conectada al alma
o una rama (por ejemplo la izquierda) y el blindaje a la otra rama. En el
extremo inferior el alma conectada al terminal antena del receptor, y el
blindaje al terminal tierra.
Es una antena omnidireccional... se puede construir en un
edificio o casa... si se diseña para una banda específica será muy efectiva, pero
hay que tener en cuenta que debe colocarse en un sitio donde las señales
lleguen de frente y no detrás de la casa. Tal como aparece en el gráfico es una
antena de media onda, pero puede calcularse como de 1/4 de onda o 1/8 si es muy
poco el espacio disponible. El cable C de bajada debe ser coaxial de 75 ohm.
4.4.1 ANTENAS PARA FRECUENCIAS DE
VHF Y UHF
Para clasificar las ondas de radio se toman como medida los
múltiplos de diez en la longitud de onda. Por lo tanto la ondas de VHF tienen
una longitud de onda entre 1 Metro y 10 Metros mientras que las de UHF tienen
una longitud de entre 10 Centímetros y un Metro. Como la relación es que la
frecuencia es igual a la velocidad de la luz (misma velocidad que la de
propagación de las ondas electromagnéticas, aproximadamente 300.000 Km./h)
dividida por la longitud de onda, entonces tenemos que la banda de VHF va desde
los 30 Mhz a los 300 Mhz y la de UHF va de los 300 Mhz a los 3 Ghz.
Las actuales aplicaciones en comunicaciones de punto a
punto o móviles que superan los 30 Mhz son muy populares y han hecho que
aparezca un gran numero de antenas para estas aplicaciones. La figura ilustra
algunos tipos de antenas buenas para polarizaciones eléctricas verticales y
fáciles de montar en un mástil. Excepto por un aislante que esta señalado como
"insulator" en la figura todas las demás líneas son de materiales
conductores ya que para una representación simple se han obviado los aislantes.
Cuando se usa polarización horizontal en
transmisiones de UHF hay muchos tipos de antenas a ser considerados. En esta
polarización es mas fácil incrementar la ganancia que en la vertical por el
método de "Stacking" (apilar). Muchos tipos están indicados en la
siguiente figura.
La Tunrstile que es la mostrada en el punto (a). Esencialmente tiene dos
partes radiantes con una longitud de media onda desfasadas 90º y puestas en
fases de cuadratura. Esta alimentada por un sistema de alimentación de líneas
de transmisión
Cuando corrientes
iguales son usadas en dos radiadores, el diagrama direcciones en el plano
horizontal es un circulo deformado que va tendiendo a un cuadrado. La
separación vertical entre elementos apilados es de media onda. La antena
Turnstile esta adaptada para el uso de una banda de transmisión por el empleo
de conductores largos y un cuidado extremo de todos los detalles.
La Aldorf Loop: Esta es en forma de
cuadrado, donde el largo de cuyo vértice es una cuestión de diseño, pero por
propósitos descriptivos puede ser tomado por aproximadamente un tercio de
longitud de onda. La corriente es entregada como se muestra en la figura.
Las corrientes en los cuatro radiadores son iguales en
magnitud y parecidas en fase como se muestra en las flechas del diagrama. En
apilamiento en un espacio vertical se usa una distancia de media onda.
La antena Coverleafesta mostrada en la figura . Esta consiste en una torre
de estructura metálica delgada. En el centro hay un conductor que junto con la
torre misma forman un sistema de transmisión coaxial. Las "Hojas"
radiantes están agarradas como se muestra en la figura,
formando una circunferencia horizontal compuesta. El largo
de cada uno de estos conductores el de aproximadamente 0.4 de longitud de onda.
En apilamientos se usan intervalos de media longitud de onda. El diagrama
horizontal prácticamente circular
La antena
Cohete que
se muestra en la figura , es un cilindro vertical cerrado metálicamente en sus
dos extremos, pero tiene una grieta abierta en un elemento del cilindro como
muestra la figura :
Esta alimentado como
se muestra en el lugar donde se ve un corte en el cilindro estableciendo un
voltaje a través de la grieta.
La antena tiene un efecto externo como una distribución
vertical de circunferencias horizontales. Las unidades apiladas son puestas muy
juntas. El diámetro es mas o menos que media longitud de onda.
La figura es una antena de
circunferencia horizontal que tiene un particular sistema de alimentación
coaxial.
Las antenas de VHF y UHF
también se puede clasificar en cuatro categorías dependiendo de otros
parámetros como se ve en la siguiente tabla.
Cada
una de estos tipos de antenas tiene asociadas formas de antenas especificas del
mismo.
Algunas
de estas formas de antena fueron mencionadas o explicadas con anterioridad.
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De
elemento de corriente
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De onda progresiva
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Redes
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De abertura
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Monopolar
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De fuente lineal
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De
radiación trasversal
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De reflector
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Bipolar
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De
alambre largo
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De
radiación logarítmica
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De bocina
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De cuadro
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Robótica
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Linear
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De lente
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De rendija
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De guía de onda
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Planar
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De radiación
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Radiante
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ranurada
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De retroceso
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Biónica
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Espiral
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Circular
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Varilla dieléctrica
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corta
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De ranura
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Helicoidal
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Conforme
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Bocina parabólica
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Esferoidal
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Periódica logarítmica
|
Periódica logarítmica
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De reflector
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De onda lenta
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De
procesamiento de señales
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Parabólico
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De microonda
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De
ondas rápidas
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De
ondas dispersas
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De varilla superficiales
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De varilla electrica larga
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