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Antena de banda ancha de onda corta

Una antena de banda ancha de onda corta es una antena de radio que se puede utilizar para la transmisión (y recepción) de cualquier banda de radio de onda corta de la mayor parte del espectro de radio de onda corta , sin necesidad de ningún ajuste banda por banda de la antena. En términos generales, no hay ninguna dificultad en construir una antena receptora adecuada; el desafío es diseñar una antena que se pueda utilizar para la transmisión sin una red de adaptación de impedancia ajustable .

Una antena de onda corta de “banda ancha” ideal funcionaría de forma continua en gran parte, si no en todo, el espectro de onda corta con una buena eficiencia de radiación y un compromiso mínimo del patrón de radiación . La mayoría de las antenas de banda ancha prácticas comprometen una de las anteriores: o bien sólo funcionan en unas pocas porciones relativamente estrechas del espectro de radio de alta frecuencia, o bien funcionan en todo el espectro, sin huecos, pero son radiadores ineficientes en algunas o todas las frecuencias. Otras antenas proporcionan una eficiencia adecuada en algunas frecuencias, pero requieren un sintonizador de antena independiente para funcionar en otras. Algunos diseños siguen siendo omnidireccionales en todas las frecuencias, pero la mayoría de las antenas de “haz” pierden su direccionalidad.

Fondo

En las frecuencias de onda corta más bajas, por ejemplo 1,8 MHz, las antenas deben ser físicamente grandes para permitir un buen acoplamiento al "espacio" y, por lo tanto, una radiación eficiente. Por ejemplo, a 5 MHz, una antena dipolo de media onda tiene alrededor de 27 metros de largo (90 pies), a 3,5 MHz casi 41 metros (133 pies) y a 2 MHz tiene 71 metros de largo (234 pies). Los dipolos horizontales de media onda son radiadores eficientes, si están aproximadamente a la mitad de su longitud por encima del suelo o más alto; si están bajos respecto del suelo en relación con la longitud de onda , los dipolos horizontales sufren una gran pérdida de señal en la tierra y son radiadores ineficientes, a pesar de su longitud adecuada. [a] Los dipolos de media onda son de banda estrecha (solo funcionan en un rango de frecuencia muy pequeño) antes de que se produzca un desajuste de impedancia grave . Este desajuste se puede solucionar utilizando un sintonizador de antena , pero esto aumenta los costos y la comunicación de onda corta moderna a menudo utiliza técnicas de salto de frecuencia . Incluso los sintonizadores de antena automáticos no funcionarán con señales de salto de frecuencia.

Una idea menos ambiciosa de “antena de banda ancha” (a menudo llamada “banda ancha”) es una antena que cubre de forma continua la banda de radioaficionado proporcionalmente más amplia, que abarca de 3,5 a 4,0 MHz (un ancho de banda del 14 %), [b] sin necesidad de un sintonizador de antena . Hay muchos diseños de este tipo, pero no los analizamos aquí. [c]

Las antenas base de onda corta de banda ancha se dividen tradicionalmente en dos categorías principales:

Durante muchos años, el reto ha sido diseñar una antena que sea un radiador eficiente, compacto y también económico. Las soluciones anteriores incluyen el dipolo plegado de Barker Williamson, la antena australiana de ondas viajeras y otros diseños de Guertler, etc.

Algunas antenas de banda ancha de onda corta pueden incluso utilizarse en todo el espectro de radio de "onda corta" vagamente definido (normalmente 1,6–30 MHz), que consiste en la parte superior de las frecuencias medias ( sección superior de la banda MF = 1,6–3 MHz) y la totalidad de las frecuencias altas ( banda HF = 3–30 MHz).

Vocabulario: "banda ancha", "multibanda" y "banda ancha"

Hay dos cuestiones distintas relacionadas con la obtención de tantas frecuencias como sea posible de una antena:

  1. La antena puede tener un amplio rango relativo de frecuencias que se transmiten con relativa facilidad entre algunas frecuencias más bajas y otras más altas, sin brechas en la cobertura entre ambas. En este sentido, la cobertura es "amplia" porque el rango de frecuencias que se pueden transmitir de forma continua es grande. [b]
  2. La antena puede transmitir bien en varias frecuencias diferentes e independientes: la mejor antena tiene las frecuencias independientes más próximas entre sí. En el caso de las antenas resonantes, no todos los armónicos de cada antena son factibles para la transmisión, por lo que una antena que se pueda utilizar en más de sus armónicos será más versátil.

Claramente, la antena óptima imaginable tendría ambas características buenas, pero lograr incluso una es un desafío, y lograr ambas rara vez es posible con una sola antena, y esencialmente imposible con cualquier cosa que no sea una antena inviablemente grande y costosa. Además, diferentes autores usan las palabras "banda ancha", [2] "multibanda", [3] y "banda ancha" [4] para significar una definición u otra, pero el uso de las palabras es inconsistente. Aunque "multibanda" se refiere bastante inequívocamente al significado 2, tanto "banda ancha" como "banda ancha" se usan erráticamente para referirse a cualquiera de los dos significados. El lector debe ser consciente de las dos cuestiones diferentes, con dos palabras diferentes elegidas por cada autor para designarlas; o bien eso o la descripción de un autor de un diseño de antena individual puede usar cualquiera de estas tres palabras, u otras, pero solo abordar una de las cuestiones.

Ejemplos

dipolo de abanico
También llamado multidipolo , es una variante común de dipolo que tiene varios brazos dipolares de diferentes longitudes que irradian desde el punto de conexión central de la antena combinada ( ⪫⪪ ⫸⫷ ) similar a una antena de "moño". La idea básica es que la corriente de alimentación fluye naturalmente en su mayoría hacia el trozo de cable que ofrece la impedancia más baja (mejor coincidencia ) a la frecuencia que se alimenta, y las longitudes de las secciones dipolares en abanico se seleccionan específicamente para un conjunto de frecuencias deseadas.
Los múltiples dipolos hacen que la antena combinada tenga una banda más ancha que un simple dipolo de dos brazos; los cables que se extienden desde el punto de alimentación en forma de pajarita están conectados en pares coincidentes, cada par con una longitud diferente, lo que le da al dipolo un rango más amplio de resonancias. Si los diversos pares de dipolos tienen aproximadamente la misma longitud, la antena mostrará un rango continuo de frecuencias de impedancia coincidente más amplio que cualquier dipolo individual. Si las longitudes de los pares de dipolos tienen diferencias de tamaño más amplias, el dipolo en abanico mostrará múltiples frecuencias de resonancia distintas, al menos una resonancia para cada par.
dipolo plegado con terminación inclinada (T²FD)
Su rendimiento integral, su tamaño relativamente modesto, su bajo costo y el hecho de que no requiere ninguna adaptación electrónica para funcionar con un transmisor de onda corta estándar lo han hecho popular en las comunicaciones profesionales de onda corta, donde se puede usar alta potencia sin restricciones para compensar las pérdidas en la resistencia de terminación de la antena.
Antena log-periódica
La antena logarítmica periódica se utiliza habitualmente en transmisiones de onda corta de alta potencia, donde se desea invertir en una sola antena para cubrir transmisiones en múltiples bandas. Es el único tipo de antena direccional que es direccional (antena "de haz") en todo su rango de funcionamiento.
Antena discone
El discono es omnidireccional, está polarizado verticalmente y tiene una ganancia similar a la de un dipolo. Es igualmente eficiente que un monopolo y tiene una banda excepcionalmente ancha, ofreciendo una relación de rango de frecuencia de hasta aproximadamente 10:1. Es una versión monopolar de una antena bicónica .
antena de ondas viajeras
Una ventaja de las antenas de ondas viajeras es que, como no son resonantes, suelen tener un ancho de banda mayor que las antenas resonantes. La desventaja es que, como suelen tener dos o más longitudes de onda, requieren un gran espacio abierto; además, las grandes longitudes hacen que no sea posible orientarlas, por lo que se debe instalar una para cada dirección de señal deseada.
Jaula coaxial monopolar terminada
La TC²M es una antena de onda corta de banda ancha con polarización vertical. La antena se puede caracterizar por ser un monopolo de onda viajera vertical enjaulado coaxialmente sobre un plano de tierra , o alternativamente descrita como un unipolo plegado con una resistencia de terminación. [5]
Antenas dipolo alimentadas descentradas
A menudo llamado Antenas “Windom” : seleccionando cuidadosamente la posición del punto de alimentación aproximadamente 1 /3⁠ de la longitud de un cable de media longitud de onda, su impedancia de punto de alimentación es casi constante para una variedad de frecuencias casi armónicas de la frecuencia de media onda. Todas las antenas de estilo Windom tienen amplias brechas de cobertura entre sus bandas de trabajo casi armónicas. Variar la posición y la longitud de la antena y agregar puntas de carga cerca de su centro puede alterar la secuencia de frecuencias factibles y agregar más frecuencias a la lista.
Entre esta familia de diseños de alimentación descentrada se encuentran
  • “ Carolina Windom ” (explota deliberadamente la radiación de la línea de alimentación), [6]
  • Antena K5GP (carga central para bandas bajas), [7]
  • Antena ON4AA (cargada al centro para agregar una sexta banda). [8]
Antena Robinson-Barnes
Antena con terminación reactiva diseñada y desarrollada a principios de los años 1990 por Graham Robinson [d] y John Barnes, que ha ganado cierta atención por su ancho de banda de 4 octavas (2–30 MHz). Una antena puede cubrir prácticamente toda la banda de onda corta , lo que resulta útil para estaciones comerciales y militares con espacio limitado en el suelo, que pueden compensar la baja eficiencia con alta potencia. Generalmente se monta en torres, ya sea horizontalmente o como una antena de "V invertida", y tiene dos elementos radiantes externos y un tercer elemento intermedio con una terminación central, esencialmente igual que una T²FD cuyo cable largo se ha duplicado. [9]

Véase también

Notas al pie

  1. ^ “... Tabla 1 – Rendimiento del dipolo sobre el terreno promedio...
    'Entonces, ¿cuál es el “resultado final”? ... Efectivamente, casi cualquier configuración de antena horizontal para 160 metros va a ser un radiador de ángulo alto...” — Gary Wescom, N0GW (2006) [1]
  2. ^ ab A los efectos de comparar el rendimiento de RF , “más amplio” significa la mayor relación entre frecuencias altas y bajas, no la mayor diferencia de frecuencias.
  3. ^ Muchos diseños de "banda ancha" utilizados por los entusiastas de la radioafición no son técnicamente antenas de banda ancha "verdaderas", ya que están finamente sintonizadas para transmitir bien sólo sin un sintonizador de antena en una secuencia de bandas de radioaficionado casi armónicas; pero en general se espera una buena transmisión en armónicos de cualquier antena resonante. Su única propiedad notable es que las resonancias armónicas han sido cuidadosamente ajustadas para que se produzcan dentro de las bandas de frecuencia de radioaficionado, que en sí mismas no están espaciadas exactamente en una secuencia armónica.
  4. ^ Graham Robinson fundó la empresa de antenas Bushcomm con sede en Perth , [9] que construye y vende varias antenas Robinson-Barnes.

Referencias

  1. ^ Wescom, Gary (N0GW) (noviembre de 2006). «Altura del dipolo» (PDF) . n0gw.net . 160 metros. Archivado desde el original (PDF) el 27 de febrero de 2017.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  2. ^ Smith, Douglas K. (W7ZZ); Conboy, Terry (N6RY) (c. 2015). Dipolo de banda baja verdaderamente eficiente y de banda ancha (informe).{{cite report}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  3. ^ Lattin, William (W4JRW) (abril de 1961). "Antenas multibanda que utilizan bobinas de carga". Revista QST . pp. 43, 148, 150.{{cite magazine}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  4. ^ Wheeler, Harold A. (mayo de 1950). Adaptación de impedancia de banda ancha (informe). Great Neck, NY: Wheeler Laboratories. Informe 418/500515.
  5. ^ Ehrenfried, Martin (G8JNJ). "El monopolo coaxial con jaula terminada (TC²M)" (PDF) . tc2m.info . Archivado desde el original (PDF) el 29 de mayo de 2015. Un nuevo diseño de antena vertical de banda ancha HF.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  6. ^ Carlson, NT “Len” ( K4IWL ) (18 de enero de 2007) [2005]. «Una antena ganadora» (PDF) . n3sh.org . Expresiones QRP.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)"fuente alternativa" (PDF) . nrharc.org .
  7. ^ Preston, Gene, K5GP (2 de agosto de 2008). "Un dipolo de banda ancha de 80/160 metros" (PDF) . egpreston.com .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  8. ^ Stroobandt, Serge, ON4AA (1 de septiembre de 2017). "Dipolo de seis bandas, HF, con carga central y alimentación descentrada". hamwaves.com .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  9. ^ ab "Antenas HF de Bushcomm". Perth, WA, Australia .