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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 requerir ningún ajuste banda por banda de la antena. En términos generales, no existe ninguna dificultad para construir una antena receptora adecuada; El desafío es diseñar una antena que pueda usarse para transmisión sin una red de adaptación de impedancia ajustable .

Una antena de onda corta de “banda ancha” ideal funcionaría continuamente en gran parte, si no en todo, el espectro de onda corta con buena eficiencia de radiación y un compromiso mínimo del patrón de radiación . La mayoría de las antenas de banda ancha prácticas se comprometen con una de las opciones anteriores: o solo funcionan en unas pocas porciones relativamente estrechas del espectro de radio HF, o funcionan en todo el espectro, sin espacios, 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 tanto, una radiación eficiente. Como 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 sobre el suelo o más; Si están cerca 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 grave de impedancia . Esta discrepancia se puede solucionar utilizando un sintonizador de antena , pero esto aumenta los costos y la comunicación moderna de onda corta 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 continuamente la banda de aficionados proporcionalmente más amplia, que abarca entre 3,5 y 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 se analizan aquí. [C]

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

Durante muchos años, el desafío ha sido idear una antena que sea un radiador eficiente, compacto y además 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 radioeléctrico de "onda corta" vagamente definido (normalmente entre 1,6 y 30 MHz), que consta de la parte superior de las frecuencias medias ( sección superior de la banda MF = 1,6 a 3 MHz) y la totalidad de las altas frecuencias ( 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 una gran amplitud relativa de frecuencias tolerablemente bien transmitidas entre una frecuencia inferior y una frecuencia superior, sin espacios en la cobertura entre las dos. En este sentido, la cobertura es "amplia" porque el intervalo de frecuencias viables cubierto continuamente es grande. [b]
  2. La antena puede transmitir bien en varias frecuencias diferentes y separadas: la mejor antena tiene las frecuencias separadas espaciadas más juntas. Para antenas resonantes, no todos los armónicos de cada antena son viables para la transmisión, por lo que una antena que se pueda utilizar con más armónicos será más versátil.

Claramente, la antena óptima imaginable tendría ambas buenas características, 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 costosa e inviable. Además, diferentes autores utilizan las palabras "banda ancha", [2] "multibanda", [3] y "banda ancha" [4] para referirse a una definición u otra, pero el uso de las palabras es inconsistente. Aunque "multibanda" se refiere de manera bastante inequívoca al significado 2, tanto "banda ancha" como "banda ancha" se utilizan de manera errática para referirse a cualquiera de los dos significados. El lector debe ser consciente de que se trata de dos temas diferentes, con dos palabras diferentes elegidas por cada autor para designarlos; ya sea eso o la descripción de un autor de un diseño de antena individual puede usar cualquiera de estas tres palabras, u otras, pero solo aborda una de las cuestiones.

Ejemplos

dipolo del ventilador
También llamado multidipolo , es una variante de dipolo común que tiene varios brazos dipolo de diferentes longitudes que irradian desde el punto de conexión central de la antena combinada ( ⪫⪪ ⫸⫷ ) y se asemeja a una antena de "pajarita" . La idea básica es que la corriente de alimentación fluye naturalmente principalmente hacia cualquier trozo de cable que ofrezca la impedancia más baja (mejor coincidencia ) a la frecuencia que se alimenta, y las longitudes de las secciones dipolo ventiladas 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 de la pajarita están conectados en pares coincidentes, cada par tiene una longitud diferente, lo que le da al dipolo una gama más amplia de resonancias. Si los distintos pares de dipolos tienen casi la misma longitud, la antena mostrará un rango continuo de frecuencias de impedancia adaptada más amplio que cualquier dipolo. Si las longitudes de los pares de dipolos tienen diferencias de tamaño más amplias, el dipolo del ventilador mostrará múltiples frecuencias de resonancia distintas, al menos una resonancia para cada par.
Dipolo plegado terminado inclinado (T²FD)
Su rendimiento general, 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 utilizar alta potencia sin restricciones para compensar. para pérdidas en la resistencia terminal de la antena.
antena logarítmica periódica
El registro periódico se utiliza comúnmente 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 trabajo.
antena de disco
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.
antena de onda viajera
Una ventaja de las antenas de ondas viajeras es que, como no son resonantes, suelen tener un ancho de banda más amplio que las antenas resonantes. La desventaja es que, dado que suelen tener dos o más longitudes de onda, requieren un gran espacio abierto.
monopolo de jaula coaxial terminada
La TC²M es una antena de onda corta de banda ancha con polarización vertical. La antena se puede caracterizar por ser un monopolo enjaulado coaxialmente de onda viajera vertical sobre un plano de tierra , o alternativamente se puede describir como un unipolo plegado con una resistencia terminal. [5]
antenas dipolo alimentadas descentradas
Llamado a menudo Antenas “Windom” – Seleccionando cuidadosamente la posición del punto de alimentación aproximadamente 1 /3de la longitud de un cable de media longitud de onda, su impedancia del punto de alimentación es casi constante para una variedad de frecuencias casi armónicas de la frecuencia de media onda. Todas las antenas estilo Windom tienen amplios espacios de cobertura entre sus bandas de trabajo casi armónicas. Variar la posición y la longitud de la antena y agregar terminales de carga cerca de su centro puede alterar la secuencia de frecuencias factibles y agregar más frecuencias a la lista.
Dentro de esta familia de diseños con 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 centralmente para agregar una sexta banda). [8]
Antena Robinson-Barnes
Una antena con terminación inquieta diseñada y desarrollada a principios de la década de 1990 por Graham Robinson [d] y John Barnes que ha ganado cierta atención por su amplio 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 terrestre limitado, que puede compensar la baja eficiencia con alta potencia. Generalmente se monta en torre, ya sea horizontalmente o como una antena en "V invertida", y tiene dos elementos radiantes externos y un tercer elemento central con una terminación central, esencialmente lo mismo que un T²FD cuyo cable largo se ha duplicado. [9]

Ver también

Notas a pie de página

  1. ^ “... Tabla 1 – Rendimiento del dipolo en terreno promedio...
    'Entonces, ¿cuál es el "resultado final"?' ... Efectivamente, casi cualquier configuración de antena horizontal para 160 metros será un radiador de ángulo alto..." — Gary Wescom, N0GW (2006) [1]
  2. ^ ab Para comparar el rendimiento de RF , “más amplio” significa la relación más grande entre frecuencias altas y bajas, no la diferencia más grande en 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 sintonizadas para transmitir bien solo sin un sintonizador de antena en una secuencia de bandas de aficionados casi armónicas; pero generalmente se espera una buena transmisión de armónicos de cualquier antena resonante. Su única propiedad notable es que las resonancias armónicas han sido cuidadosamente empujadas para que ocurran dentro de bandas de frecuencia de aficionados, que a su vez no están del todo espaciadas en una secuencia exactamente 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 de banda ancha y eficiente (Informe).{{cite report}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  3. ^ Lattin, William (W4JRW) (abril de 1961). "Antenas multibanda mediante bobinas de carga". Revista QST . págs.43, 148, 150.{{cite magazine}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  4. ^ Wheeler, Harold A. (mayo de 1950). Coincidencia de impedancia de banda ancha (Informe). Great Neck, Nueva York: Laboratorios Wheeler. Informe 418/500515.
  5. ^ Ehrenfried, Martín (G8JNJ). "El monopolo de jaula coaxial terminado (TC²M)" (PDF) . tc2m.info . Archivado desde el original (PDF) el 29 de mayo de 2015. Un nuevo diseño de antena vertical HF de banda ancha.{{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 Bushcomm". Perth, Washington, Australia .