Los conjuntos de cortina son una clase de antenas de alambre de transmisión de radio direccional de múltiples elementos grandes , utilizadas en las bandas de radio de onda corta . [1] Constituyen un tipo de antena de matriz reflectante , que consiste en múltiples antenas dipolo de alambre , suspendidas en un plano vertical, a menudo colocadas frente a un reflector de "cortina" hecho de una pantalla vertical plana de muchos cables paralelos largos. [1] Estos están suspendidos por cables de soporte tendidos entre pares de altas torres de acero, que alcanzan alturas de hasta 90 m (300 pies) de altura. [1] Empleados principalmente para la transmisión de ondas ionosféricas (o skip ) de larga distancia , emiten un haz de ondas de radio en un ángulo poco profundo hacia el cielo justo por encima del horizonte, que luego es reflejado por la ionosfera de regreso a la Tierra más allá del horizonte. Los conjuntos de cortina son ampliamente utilizados por estaciones de radio internacionales de onda corta para transmitir a grandes áreas a distancias transcontinentales. [1]
Debido a sus potentes características direccionales, las emisoras de radio de propaganda del gobierno utilizan con frecuencia los conjuntos de cortina para transmitir emisiones de propaganda a través de las fronteras nacionales hacia otras naciones. Por ejemplo, Radio Free Europe y Radio Liberty utilizaron conjuntos de cortina para transmitir hacia Europa del Este .
Los conjuntos de cortina se desarrollaron originalmente durante las décadas de 1920 y 1930, cuando se experimentó mucho con la transmisión de onda corta a larga distancia . El concepto subyacente era lograr mejoras en la ganancia o la direccionalidad con respecto a la antena dipolo simple , posiblemente plegando uno o más dipolos en un espacio físico más pequeño, o disponiendo múltiples dipolos de manera que sus patrones de radiación se reforzaran entre sí, concentrando así más señal en un área objetivo determinada.
A principios de la década de 1920, Guglielmo Marconi , pionero de la radio, encargó a su asistente Charles Samuel Franklin que llevara a cabo un estudio a gran escala sobre las características de transmisión de las ondas de radio de longitud de onda corta y que determinara su idoneidad para transmisiones de larga distancia. Franklin inventó el primer sistema de antena de cortina en 1924, conocido como sistema "Franklin" o "Inglés". [2] [3]
Otros conjuntos de cortina tempranos incluyeron el conjunto Bruce patentado por Edmond Bruce en 1927, [4] y la cortina Sterba , patentada por Ernest J. Sterba en 1929. [5] El conjunto Bruce produce una señal polarizada verticalmente; los conjuntos Sterba (y las antenas HRS posteriores) producen una señal polarizada horizontalmente.
El primer sistema de cortina que alcanzó popularidad fue la cortina Sterba , patentada por Ernest J. Sterba en 1929 [5] y que fue utilizada por Bell Labs y otros durante las décadas de 1930 y 1940. Sin embargo, la cortina Sterba es un diseño de banda estrecha y solo se puede dirigir por medios mecánicos.
Los sistemas de radar de cortina se utilizaron en algunos de los primeros sistemas de radar , como la red británica Chain Home . Durante la Guerra Fría , la Voz de América , Radio Europa Libre y Radio Libertad , así como organizaciones análogas de Europa occidental, utilizaron grandes sistemas de radar de cortina para transmitir emisiones de propaganda a los países comunistas, que censuraban los medios occidentales.
Los elementos accionados son normalmente dipolos de media onda , alimentados en fase, montados en un plano 1 ⁄ 4 de longitud de onda delante del plano del reflector. [1] Los cables del reflector están orientados en paralelo a los dipolos. Los dipolos pueden ser verticales, radiando en polarización vertical , pero más a menudo son horizontales, porque las ondas polarizadas horizontalmente son menos absorbidas por las reflexiones de la tierra. [1] La fila más baja de dipolos se monta a más de 1 ⁄ 2 longitud de onda por encima del suelo, para evitar que las reflexiones del suelo interfieran con el patrón de radiación. [1] Esto permite que la mayor parte de la radiación se concentre en un lóbulo principal estrecho dirigido unos pocos grados por encima del horizonte, lo que es ideal para la transmisión de ondas ionosféricas . [1] Un conjunto de cortina puede tener una ganancia de 20 dB mayor que una antena dipolo simple. [1] Debido a los estrictos requisitos de fase, los conjuntos de cortina anteriores tenían un ancho de banda estrecho, pero los conjuntos de cortina modernos se pueden construir con un ancho de banda de hasta 2:1, lo que les permite cubrir varias bandas de onda corta. [1] [6]
En lugar de alimentar cada dipolo en su centro, lo que requiere una estructura de línea de transmisión en "árbol" con una adaptación de impedancia complicada , a menudo se conectan múltiples dipolos en serie para formar una elaborada estructura de dipolo plegado que se puede alimentar en un solo punto.
Para poder dirigir el haz, a veces todo el conjunto está suspendido mediante brazos en voladizo desde una única torre grande que se puede girar. Véase ALLISS-Antenna . Alternativamente, algunas versiones modernas se construyen como conjuntos en fase en los que el haz se puede girar electrónicamente, sin mover la antena. Cada dipolo o grupo de dipolos se alimenta a través de un desfasador ajustable electrónicamente , implementado ya sea por redes pasivas de condensadores e inductores que se pueden activar y desactivar, o por amplificadores de RF de salida separados. Agregar un desfase constante entre dipolos horizontales adyacentes permite que la dirección del haz se gire en acimut hasta ±30° sin perder su patrón de radiación. [7]
Los sistemas de transmisión están optimizados por razones geopolíticas. La necesidad geopolítica lleva a algunas emisoras internacionales a utilizar ocasionalmente tres conjuntos de antenas independientes: banda alta y banda media, así como cortinas HRS de banda baja.
El uso de tres conjuntos de cortinas para cubrir el espectro de transmisión de HF crea un sistema de transmisión de HF altamente optimizado, pero tres o más conjuntos de cortinas pueden resultar costosos de construir y mantener, y no se han construido nuevas estaciones repetidoras de HF desde mediados de los años 1990. Sin embargo, el diseño moderno de la antena HRS tiene una larga vida útil, por lo que los sistemas de transmisión de onda corta HRS existentes construidos antes de 1992 probablemente seguirán estando disponibles durante algún tiempo.
Desde 1984, el CCIR ha creado una nomenclatura estandarizada para describir las antenas de cortina, las Antenas Transmisoras de HF del CCIR, que constan de 1 a 4 letras seguidas de tres números:
Por ejemplo, una antena de cortina "HRS 4/5/0.5" tiene un conjunto rectangular de 20 dipolos, 4 dipolos de ancho y 5 dipolos de alto, con la fila más baja a media longitud de onda del suelo y un reflector plano detrás de ella, y la dirección del haz se puede girar. Una antena orientable HRS 4/4/0.5 con 16 dipolos es uno de los tipos estándar de conjunto que se ven en las estaciones de transmisión de onda corta en todo el mundo.
La antena de tipo HRS es uno de los tipos más comunes de antena de cortina. El nombre proviene de la nomenclatura CCIR mencionada anteriormente: consiste en una matriz de dipolos horizontales con un reflector detrás de ellos y el haz es orientable . Estas antenas también se conocen como "HRRS" (por reflector reversible ), pero el R adicional rara vez se usa.
Sin embargo, ya a mediados de los años 30, Radio Netherlands utilizaba una antena HRS giratoria para la cobertura mundial. Desde los años 50, el diseño HRS se ha convertido más o menos en el estándar para la transmisión de onda corta de alta potencia y larga distancia (> 1000 km) .
Una antena de tipo HRS es básicamente una matriz rectangular de antenas dipolo convencionales colgadas entre torres de soporte. [8] En el caso más simple, cada dipolo está separado del siguiente por 1 ⁄ 2 λ verticalmente, y los centros de cada dipolo están espaciados 1 λ horizontalmente. Nuevamente, en el caso más simple (para un haz de banda ancha), todos los dipolos se activan en fase entre sí y con la misma potencia. La radiación se concentra de banda ancha a la cortina.
Detrás de la matriz de dipolos, generalmente a aproximadamente 1 ⁄ 3 λ de distancia, habrá un "reflector" que consta de muchos cables paralelos en la misma orientación que los dipolos. Si esto no estuviera presente, la cortina irradiaría por igual hacia adelante y hacia atrás.
Si en la designación de la antena aparece una "S", se trata de un diseño orientable. Siguiendo la recomendación de la UIT, se podría denominar "diseño orientable". [7] Esto se puede lograr electrónicamente mediante el ajuste de las fases de las ondas eléctricas de las señales que se envían a las columnas de elementos de antena dipolar, o físicamente mediante el montaje del conjunto de antenas en un gran mecanismo giratorio. Un ejemplo de esto se puede ver en NRK Kvitsøy, donde un ferrocarril circular lleva un par de plataformas con ruedas, cada una de las cuales sostiene una torre en los extremos opuestos de un brazo de diámetro. El conjunto de antenas de cortina está suspendido entre las torres y gira con ellas a medida que las torres giran alrededor del ferrocarril circular. Otra técnica de rotación física es la que emplea el sistema ALLISS , donde todo el conjunto está construido alrededor de una torre giratoria central de gran resistencia.
Los conjuntos de antenas con giro eléctrico pueden orientarse normalmente en un rango de ±30° desde la dirección física de la antena, mientras que los conjuntos con giro mecánico pueden adaptarse a un ángulo de 360°. El giro eléctrico se realiza normalmente en el plano horizontal, aunque es posible realizar algunos ajustes en el plano vertical.
El número de filas de dipolos y la altura del elemento más bajo sobre el suelo determinan el ángulo de elevación y, en consecuencia, la distancia al área de servicio.
Tenga en cuenta que es posible que los detalles del sitio de la antena causen estragos en los planes de los diseñadores, de modo que el ángulo de despegue y la coincidencia pueden verse afectados negativamente.
Este es un ejemplo de diseño teórico de estaciones repetidoras de onda corta de HRS. Esto puede ayudar a comprender mejor la directividad de la antena de HRS.
Esta es una lista incompleta de estaciones que utilizan sólo antenas HRS, ordenadas por nombre de país.
Brasil
Reino Unido
Alemania
España
EE.UU
Algunos sistemas de antenas tácticas portátiles todavía utilizan antenas de tipo HR, en su mayoría no HRS, ya que las antenas son giratorias.
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