TIPOS DE ANTENAS.
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Al elegir el tipo de antena a utilizar,la mayoria de los tecnicos se encuentran algo limitados en el espacio y tropiezan con
limitaciones de estructura que los obliga a utilizar sistemas de antenas sencillas;Sin enbargo aunque el espacio disponible sea limitado
conviene
Considerar las caracteristicas de propagacion de la banda o bandas de frecuencias a utilizar,para contar asi con el conocimiento de las
maximas posibilidades disponibles.En general la construccion y ubicación de las antenas se tornan mas criticas e importantes en las
frecuencias mas altas.En las frecuencias mas bajas (2 a 10 Mhz) el angulo de irradiacion vertical y el plano de polarizacion puden ser de
inportancia relativamente pequeña y em 30 Mhz pueden asumir primordial importancia.
ANTENA MARCONI.
Se denomina antena Marconi a las que tienen un cuarto de onda de longitud o un multiplo impar de este,con toma de tierra.La
reflexion que se produce en el plano de tierra produce un efecto equivalente al de una antena de media onda.
En consecuencia,la antena Marconi tiene las mismas caracteristicas electricas que la antena comun de media onda,exeptuando la
impedancia de la base que es aproximadamente la mitad de la del dipolo.
ANTENA DE MEDIA ONDA
La alimentacion en su centro de un sistema de antena de madia onda,es generalmente preferible a la alimentacionen el extremo,ya
que el sistema alimentado en el centro se halla equilibrado respecto a tierra y por lo tanto menos sujeto a perturbaciones por iradiacion del
sistema de alimentacion.
DIPOLO SINTONIZADO
El dipolo alimentado en corriente con alimentadores espaciados,denominado a veces “Zepelin alimentado al centro” es un sistema
equilibrado,si las dos ramas del radiador son electricamente iguales.El equilibrio se mantiene independiente de la frecuencia o de los
armonicos en que ha de funcionar el sistema.Este sistema puede funcionar en un amplio margen de frecuencias,si el conjunto (ambos
alimentadores sintonizados y la parte superior alimentada en su centro) puede entrar en resonancia a la frecuencia de
funcionamiento.Generalmente es posible sintonizarla a la resonancia empleando una bobina con tomas intermedias y un condensador de
sintonia que puede ser colocado en paralelo o en serie con la bobina de antena;Si ha de emplearse un condensador en serie,este puede
diosponerse en serie con uno de los hilos del alimentador,sin que por ello se produzca desequilibrio en el sistema.
DIPOLO DE MEDIA ONDA
El dipolo de media onda alimentado en el centro posee una impedancia teorica de 75 ohms En el espacio abierto;Esto no ocurre en
los montajes practicos,debido a los elementos circundantes y a la altura a la que se instale el dipolo.
Existen varios procedimientos para adaptar el dipolo a la linea;La utilizacion de un soporte en el centro de la antena mas elevado
que los extremos en forma de “V” invertida permite que con la variacion del angulo central adaptar estas impedancias a la de el alimentador
(coaxil o linea abierta),dentro de un margen entre los 60 y 120 grados.Este sistema ademas tiene la ventaja de tener un angulo de irradiacion
bajo por lo que permite comunicarse a mayor distancia cuando esta se realiza por saltos.
DIPOLO PLEGADO.
En el dipolo plegado se emplean dos o mas hilos en paralelo en el elemento irradiante,pero solamente se corta uno de ellos para la
coneccion al alimentador.En la disposicion mas utilizada
Se utilizan dos hilos en la parte superior plana de la antena,con lo que se multiplica por cuatro el valor de la impedancia del dipolo
sencillo.Tanto la antena como el alimentador que va desde la antena al emisor se pueden construir con linea de transmision del tipo de cinta
de 300 ohms de impedancia (tipo TV) al dipolo se le da una longitud inferior a la que corresponde en el calculo ordinario (140,81/f en vez de
142,5/f cuando se construye con un solo hilo).Este tipo de antena
Tiene una caracteristica de respuesta que es la mas ancha (la mayor anchura de banda) de todos los sistemas ordinarios en media
onda,construidos con hilos relativamente delgados.Por lo tanto un dipolo plegado puede funcionar en un margen de frecuencias mas amplio
que una antena ordinaria de media onda,sin que se produzcan ondas estacionarias de magnitud exesiva.
LA ALIMENTACION COAXIL.
El uso correcto de las lineas coaxiles exige que la ROE se mantenga baja preferiblemente inferior a 2:1.Dado que la impedandia
varia mucho al pasar de una banda a otra no es posible alimentar una antena sencilla con linea coaxil y usarla en varias frecuencias si no se
recurre a algun artificio.La unica excepción es el uso de una linea de 75 ohms para alimentar una antena de madia onda y utilizarla en su
tercer armonico sin que la ROE resulte excesiva.
Existe un sistema de antena miltibanda que puede ser usado por cualquiera sin mayor dificultad.En este sistema se conectan
dipolos independientes a una misma linea de alimentacion.Si los dipolos tienen las longitudes correctas,la ROE sera moderada (pero no
minima)
En todas las frecuencias.El sistema de antena puede construirse suspendiendo cada juego de elementos del superior,utilizando separadores
de madera o plastico de alrrededor de 30 cm de largo.Como alternativa puede dejarse que cada antena caiga unos cuantos cm.debajo de la
otra llevando las cuerdas unidas a los aisladores,a un punto comun.
ANTENAS DIRECCIONALES.
Un objeto situado dentro del campo de induccion electromagnetico creado por la antena,absorbera cierta energia,pero si el objeto
que causa interferencia con la onda irradiada,consiste en una antena similar a la antena irradiante,sintonizada a una frecuencia ligeramente
mas baja que la de la antena irradiante,y se situa a una distancia de ¼ de longitud de onda y paralela a la misma,el diseño de campo
irradiado por dicha combinacion sera muy distinto al de una antena de ½ longitud de onda.
Conocemos asimismo que las ondas electromagneticas se propagan en el espacio libre con la misma velocidad de la luz.Por
consiguientela onda irradiada llegara a la antena interferente un cuarto de ciclo despues de que ha sido emitida por la antena
irradiante,puesto que esta se encuentra a ¼ de longitud de onda de distancia.Según la ley de Lenz,se induce una corriente en la antena
interferente que resta medio ciclo al flujo electromagnetico que la produce.Luego la corriente en la antena interferente difiere de la corriente
de la antena irradiante por tres cuartos de ciclo o sea 270º.
La corriente que fluye por la antena interferente causa una irradiacion hacia la antena irradiante y esta irradiacion que llega a la
antena irradiante lo hace despues de otro cuarto de ciclo,o sea 90º de manera que la onda de la antena interferente llega a la antena
irradiante 360º despues de que ha sido emitida por la antena irradiante.La onda de la antena interferente llega a la antena irradiante en el
momento que la onda siguiente parte de esta.Las dos ondas estan en fase,por lo que se forma una onda dos veces mas poderosa que la
original en una direccion contraria a la de la antena interferente.Por esto la antena interferente recibe el nombre de Reflector.
Hay que tener en cuenta que detrás de la antena reflectora,una onda gana 90º mientras que la otra pierde 90º por lo que ambas
ondas estan 180º fuera de fase en esa direccion,y que por consiguiente se cancelan mutuamente.El resultado es que la irradiacion de la
antena reflectora queda anulada.
De todo lo expuesto se deduce que una antena de esta clase,sintonizada a una frecuencia ligeramente mas baja que la de la antena
irradiante (5% mayor de longitud) y espaciada ¼ de longitud de onda de distancia de la antena irradiante,actua como reflector y hace que la
irradiacion maxima este en el mismo sentido lineal de las dos antenas.
Si la antena interferente es ligeramnete mas corta que la antena irradiante (sintonizada a una frecuencia mas elevada)el resultado
es exactamente lo contrario a lo descripto anteriormente y actuara como director,hallandose el maximo de la irradiacion en la direccion de
la antena interferente,o sea en este caso el director.
Resumiendo:Una antena interferente ofrece una ractancia inductuva a la tension inducida en ella por la onda irradiada(antena
mayor que ½ longitud de onda)la fase que la misma se comporte como reflector.Cuando la reactancia es capacitiva para la tension inducida
(antena menor que ½ longitud de onda) la antena interferente actuara como director.
Observamos de todo lo mencionado anteriormente,que la llamada sintonia de los elementos se reduce a su ajuste,en una longitud menor o
mayor,con respecto al irradiante de ½ longitud de onda.A estos principios generales responden los llamados sistemas rotativos direccionales
con elementos parasitos,asi denominados porque eceptuando el irradiante (elemento exitado) los restantes no son irradiantes propiamente
dicho.Estos sistemas son capaces de concentrar la energia irradiada en una determinada direccion,sin irradiacion posterior.
En comparacion con un simple dipolo irradiante de ½ longitud de onda,hay una gran diferencia con relacion a la ganancia
proporcionada por el sistema rotativo direccional,aparte de la unidireccionalidad lograda en un espacio relativamente reducido,ademas de
la eliminacion virtual de las interferencias con respecto a otras emisiones que no esten situadas en la direccion del sistema y de una exelen
temedida de discriminacion entre el frente delantero/trasero y costados.
La longitud fisica de los elementos parasitos (director y reflector) se halla en funcion directa de varios factores,algunos de los
cuales son el numero de sus elementos,el espaciado entre estos y su diametro en el montaje del sistema rotativo direccional.Los elementos
parasitos tienen una fundamental importancia en el valor de impedancia que presenta el sistema en el punto de alimentacion y en la
eficiencia y rendimiento del mismo.En Tabla aparte se dan las formulas para el calculo de la longitud de los elementos de un sistema con
diferente numero de elementos.
SISTEMAS DE ALIMENTACION DE ANTENAS
Anteriormente hemos visto que los valores de resistencia de radiacion varian de un tipo de antena a otra,a continuacion veremos
las diferentes formas de adaptar estas antenas a un alimentador coaxil de uso standard.(50 ohms).
LA ADPTACION GAMMA.
La adaptacion Gamma puede ser considerada como la mitad de una adaptacion en “T”.
En serie con la varilla gamma se coloca un condensador para la resonancia;Su capacidad debe ser aprox. 7pF por metro de longitud de
onda.La longitud de la varilla gamma (+ o – 10% del largo del dipolo y 3 veces mas fino en su diametro) determina la transformacion de
impedancias entre la linea de transmision y el elemento exitado;El condensador gamma sintoniza la autoinduccion de la varilla.Ajustando la
longitud de esta y el condensador,la relacion de ondas estacionarias (ROE) de la linea coaxil puede llegar a ser de bajo valor para la
frecuencia de funcionamiento elegida.
EL DIPOLO PLEGADO
Aunque puede emplearse cualquiera de los sistemas de adptacion,algunos ofrecen ciertas ventajas sobre los otros.En general y en
el aspecto mecanico,no es conveniente cortar el dipolo exitador para efectuar su alimentacion (esto,en las antenas direccionales).Si hay que
hacer el corte,disminuyen las ventajas de construir la red de antenas,toda metalica y se imponen limitaciones mecanicas con cualquier tipo
de construccion.
Los sistemas de alimentacion de dipolo plegado seran en condiciones normales los que presenten las menores perdidas de toda clase en el
sistema de alimentacion ya que las corrientes que pasan por la red adaptadora son las mas pequeñas de todos los sistemas generalmente
utilizados.El calculo de las condiciones de funcionamiento de los sistemas de alimentacion de adaptacion por dipolo plegado o doblado es
relativamente sencillo,para ello basta multiplicar la relacion de transformacion de impedancias
indicada por el valor de resistencia de irradiacion del sistema irradiante.Con lo cual se obtendra la impedancia del cable a utilizar para la
alimentacion.
Diametro del dipolo = a diametro del plegado relacion:4
Diametro del dipolo = a 0.5 diametro del plegado separacion 1.5 diam. del dipolo relacion: 6,9
Diametro del dipolo = a 0.25 diametro del plegado separacion 1.15 dia. Del dip. relacion: 10.5
Diametro del dipolo = a 0.25 dia.del plegado separacion igual dia.dip. relacion: 16
Esta tabla nos confirma que variando la separacion del plegado y su diametro es posible
Lograr practicamente cualquier valor practico de alimentacion.
Este tipo de alimentacion no puede utilizarse directamente con cable coaxil pero para aprovechar las ventajas antes mencionadas
y mantener el balance de el dipolo, se utiliza el elemento denominado “Balun” que no es otra cosa que una seccion de ½ onda conectada al
dipolo
La formula para su calculo es L = 150 * 0.66 / frecuencia (0.66 en el caso de coaxil RG58 o RG8) .La relacion de transformacion de este
elemento es de 4 a 1 o sea que las impedancia del cable de alimentacion(en nuestro caso 50 ohms)es elevada a 200 ohms lo que permite
mantener bajas las corrientes que circulan por este elemento y la red adaptadora.
ADAPTACION EN “T”
Es una variante del adaptador Gamma y con el se obtienen valores de adaptacion mas altos,parecido a los obtenidos en el dipolo
plegado.En su realizacion practica es la repeticion en ambos lados del dipolo del adaptador gamma y el valor de impedancia obtenido es
aprox.4 veces el obtenido con un brazo gamma.Este tipo de alimentacion es similar al dipolo plegado y para su utilizacion con alimentador
coaxil tambien debe utilizarse el “Balun” antes descripto.
ANTENAS VERTICALES.
ANTENA PLANO DE TIERRA
Es un irradiente eficaz en angulos bajos para cualquiera de las bandas de aficionados
Esta antena no es afectada por las condiciones del terreno proximo debido a su sistema de tierra artificial formado por los hilos radiales.La
impedancia en la base de esta antena es del orden de 30 a 35 ohms y puede ser alimentada con linea de alimentacion coaxial de 50 ohms,si
bien se producira una ligera desadaptacion de impedancia.Para una adaptacion mas exacta se puede alimentar con linea de 75 ohms y
utilizar una linea adaptadopra de ¼ de onda construida con coaxil de 50 ohms. La ganancia con respecto a un dipolo de ½ onda es de –1.8 dB
(pierde)
ANTENA DE 5/8 DE ONDA
Es un irradiante eficaz en angulos bajos con algo de ganancia con respecto a un dipolo de ½ onda (aprox.1.2 dB) pero con una
impedancia en el punto de alimentacion altamente capacitiva
Para compensar este inconveniente se coloca en serie con el punto de alimentacion,una bobina con una reactancia igual a la capacitiva para
conpensar y presentar un valor practicamente resistivo.
Las antenas utilizadas para uso movil utilizan este sistema (en 144 Mhz o superiores)con el agregado de una bobina adaptadora a
tierra para mantener baja la ROE.
ANTENA “J”
Es en realidad un dipolo de ½ onda alimentado en un extremo con una red de ¼ de onda
Y puede ser alimentado con linea coaxil utilizando cualquiera de los metodos comunes (gamma,balun,etc) Tiene una ganancia unitaria ya
que se trata de un dipolo y el angulo de irradiacion en bajo,lo que permite comunicaciones a distancia en VHF donde es mayormente
utilizado.
ANTENA “RINGO”
Esta antena consiste en un dipolo de ½ onda vertical alimentado con un sistema “independiente de tierra” Para la adaptacion se
emplea un circuito resonante de bobina
(el aro) y capacitor (el caño que entra en el mastil) con un brazo gama que permite la facil
adaptacion a la linea de alimentacion.Por ser independiente de tierra NO ES NECESARIO
el uso de los planos.La aislacion de la linea de alimentacion es buena y si esta correctamente ajustada,la linea terdra una muy baja
irradiacion.Por ser una variacion de un dipolo de ½ onda
la ganancia de esta antena es de 1.8 sobre una de plano de tierra y de 1 sobre un dipolo de ½ onda.
ANTENAS MOVILES ACORTADAS
Este tipo de antenas merece un capitulo aparte dado la cantidad de factores que modifican su funcionamiento.En este tipo se
incluyen las antenas con bobina en la base,con bobina en el centro ,con carga capacitiva,etc.Cabe aclarar que dentro de este tipo de antenas
se encuentran las comunmente utilizadas en BC y 10 Mts para montaje en el baul o en la gotera de un automovil.En todos los casos la
ganacia de estos sistemas en menor a la de un dipolo y nunca mayor que el 30% en el mejor de los casos.
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