Antena omnidireccional

Antena de radio que envía señales en todas direcciones.

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  Antena de radiador de mástil de estación de radio AM
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  Antena de látigo en un walkie-talkie

En la comunicación por radio , una antena omnidireccional es una clase de antena que irradia potencia de radio igual en todas las direcciones perpendiculares a un eje ( direcciones acimutales ), con potencia que varía con el ángulo con el eje ( ángulo de elevación ), disminuyendo a cero en el eje. ^{[1] [2]} Cuando se grafica en tres dimensiones (ver gráfico), este patrón de radiación a menudo se describe como en forma de rosquilla . Esto es diferente de una antena isotrópica , que irradia potencia igual en todas las direcciones, que tiene un patrón de radiación esférico . Las antenas omnidireccionales orientadas verticalmente se usan ampliamente para antenas no direccionales en la superficie de la Tierra porque irradian igualmente en todas las direcciones horizontales, mientras que la potencia radiada disminuye con el ángulo de elevación, por lo que poca energía de radio se dirige al cielo o hacia la tierra y se desperdicia.

Las antenas omnidireccionales se utilizan ampliamente para antenas de transmisión de radio , ^[3] y en dispositivos móviles que utilizan radio como teléfonos celulares , radios FM , walkie-talkies , redes informáticas inalámbricas , teléfonos inalámbricos , GPS , así como para estaciones base que se comunican con radios móviles, como la policía y los despachadores de taxis y las comunicaciones de aeronaves.

Tipos

Diagrama de radiación de una antena monopolar 3λ/2 . Aunque la radiación de una antena omnidireccional es simétrica en direcciones azimutales, puede variar de manera complicada con el ángulo de elevación, presentando lóbulos y nulos en diferentes ángulos.

Los diseños de antena omnidireccional más comunes son la antena monopolo , que consiste en un conductor de varilla vertical montado sobre un plano de tierra conductor, y la antena dipolo vertical , que consiste en dos varillas verticales colineales. El monopolo de cuarto de onda y el dipolo de media onda tienen patrones de radiación verticales que consisten en un solo lóbulo ancho con máxima radiación en direcciones horizontales, por lo que son populares. El monopolo de cuarto de onda, la antena resonante más compacta, puede ser la antena más utilizada en el mundo. El monopolo de cinco octavos de onda, con una longitud de onda, también es popular porque a esa longitud un monopolo irradia máxima potencia en direcciones horizontales. ${\displaystyle 5/8=0.625}$

Los tipos comunes de antenas omnidireccionales de baja ganancia son la antena de látigo , la antena "Rubber Ducky" , la antena de plano de tierra , la antena dipolo orientada verticalmente , la antena discono , el radiador de mástil , la antena de bucle horizontal (a veces conocida coloquialmente como "antena circular" debido a su forma) y la antena de halo .

También se pueden construir antenas omnidireccionales de mayor ganancia. En este caso, "mayor ganancia" significa que la antena irradia menos energía en ángulos de elevación más altos y más bajos y más en las direcciones horizontales. Las antenas omnidireccionales de alta ganancia generalmente se realizan utilizando conjuntos de dipolos colineales . Estos consisten en múltiples dipolos de media onda montados colinealmente (en una línea), alimentados en fase. ^[4] La antena coaxial colineal (COCO) utiliza secciones coaxiales transpuestas para producir radiadores de media longitud de onda en fase. ^[5] Un conjunto Franklin utiliza secciones cortas de media longitud de onda en forma de U cuya radiación se cancela en el campo lejano para llevar cada sección de dipolo de media longitud de onda a la misma fase. Otro tipo es la antena microbanda omnidireccional (OMA). ^[6]

Análisis

Antena bicónica VHF-UHF polarizada verticalmente de 170 a 1100 MHz con patrón omnidireccional en plano H

Los patrones de radiación omnidireccional se producen mediante las antenas prácticas más simples, las antenas monopolares y dipolos , que consisten en uno o dos conductores de varilla rectos sobre un eje común. La ganancia de antena (G) se define como la eficiencia de la antena (e) multiplicada por la directividad de la antena (D), que se expresa matemáticamente como: . Una relación útil entre la directividad del patrón de radiación omnidireccional (D) en decibeles y el ancho de haz de media potencia (HPBW) basada en el supuesto de una forma de patrón es: ^[7] ${\displaystyle G=eD}$ ${\displaystyle \sin(b\theta )/{b\theta }}$

${\displaystyle D\approx 10\log _{10}\left({\frac {101.5}{{\text{HPBW}}-0.00272\,{\text{HPBW}}^{2}}}\right)\ {\text{ dB}}.}$

Véase también

• Antena de anillo de estrangulamiento
• Antena direccional

Referencias

1. Balanis, Constantine A.; Ioannides, Panayiotis I. (2007). Introducción a las antenas inteligentes. Morgan y Claypool. pág. 22. ISBN 978-1598291766.
2. Administración Nacional de Información sobre Telecomunicaciones (1997). Norma federal 1037C: Glosario de términos de telecomunicaciones. Administración de Servicios Generales de los Estados Unidos. pp. O-3. ISBN 1461732328.
3. "Las emisiones de televisión y radio son omnidireccionales -aunque enfocadas lo más posible hacia el horizonte- y eso significa mucha difusión": ¿Pueden nuestras señales de televisión ser captadas en otros planetas?, BBC News, 6 de agosto de 2008.
4. Johnson, R; Jasik, H, eds. (1984). Manual de ingeniería de antenas . McGraw Hill. págs. 27–14.
5. Judasz, T., Balsley, B. (marzo de 1989). "Modelos teóricos y experimentales mejorados para la antena coaxial colineal". IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 37 (3): 289–296. Bibcode :1989ITAP...37..289J. doi :10.1109/8.18724.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
6. Bancroft R (5 de diciembre de 2005). "Parámetros de diseño de una antena de microbanda planar omnidireccional". Microwave and Optical Technology Letters . 47 (5): 414–8. doi :10.1002/mop.21187. S2CID  109534272.
7. McDonald, Noel (abril de 1999). "Directividad de patrones omnidireccionales en presencia de lóbulos menores: revisitada". IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 41 (2): 63–8. doi :10.1109/74.769693.