Construcciones de antenas para diferentes aplicaciones.
En los sistemas de radio se utilizan muchos tipos diferentes de antenas cuyas propiedades están especialmente diseñadas para aplicaciones particulares. Muy a menudo, el mayor efecto se debe al tamaño ( longitud de onda ) de las ondas de radio que la antena debe interceptar o producir; Un segundo efecto en competencia son las diferencias en la optimización para la recepción y la transmisión; Otra influencia competitiva es el número y el ancho de banda de las frecuencias que cualquier antena debe interceptar o emitir.
Resumen de la sección del artículo
Las antenas se pueden clasificar de varias maneras, y varios escritores organizan los diferentes aspectos de las antenas con diferentes prioridades, dependiendo de si su texto se centra más en bandas de frecuencia específicas; o tamaño de la antena, construcción y viabilidad de colocación; o explicar los principios de la teoría y la ingeniería de radio que subyacen, guían y limitan el diseño de antenas. La siguiente lista agrupa antenas según un conjunto de principios operativos de uso común, que sigue la clasificación y subclasificaciones utilizadas en la mayoría de los libros de texto de ingeniería de antenas típicos . [1] [2] [3] [4] (p4)
La siguiente lista es un resumen de las distintas secciones de este artículo:
antenas simples
Las antenas "simples" incluyen dipolos, monopolos y bucles: estos tres tipos de antenas se utilizan normalmente (pero no necesariamente) en frecuencias en las que son autorresonantes . [a] Estos se utilizan como componentes básicos para los tipos de antenas más complicados que siguen. Las antenas "simples" generalmente se subdividen en
Antenas lineales
Antenas de "hilo recto" o "de línea recta" Las antenas en raras ocasiones se denominan antenas "eléctricas", ya que se acoplan exclusivamente a la parte eléctrica de las ondas de radio electromagnéticas que emiten y absorben.
Antenas de un solo brazo, como una única antena "telescópica"
Tanto los dipolos como los monopolos a menudo se construyen lo suficientemente grandes como para ser autorresonantes, generalmente cada brazo tiene un cuarto de onda de largo, aunque las pequeñas antenas de látigo y los tipos de cables aleatorios no planificados específicamente no están dimensionados para la resonancia natural.
Antenas de bucle
Son antenas en forma de anillos hechas de segmentos de alambre o metal doblados formando un círculo o un polígono , es decir, cualquier figura bidimensional cerrada sobre sí misma. En raras ocasiones todos los bucles se denominan genéricamente antenas "magnéticas" , [b] ya que interactúan exclusivamente con la porción magnética de las ondas de radio que los atraviesan.
Bucles grandes
Los bucles "grandes" son antenas de bucle cuyo perímetro es casi una longitud de onda completa en su frecuencia de diseño; Son naturalmente resonantes en todas las frecuencias que son múltiplos enteros de esa frecuencia de diseño.
Antenas de halo
Los "halos" son bucles con un pequeño espacio cortado en ellos y resuenan naturalmente para la longitud de onda que es el doble de su perímetro.
Pequeños bucles
Las antenas de cuadro "pequeñas" son bucles de alambre o tubo diseñados para usarse como antenas en frecuencias donde su perímetro es menor que media onda; No tienen resonancia natural en ninguna de las frecuencias en las que se utilizan y deben hacerse resonar artificialmente, normalmente conectando un condensador a través de su punto de alimentación.
Antenas compuestas
Las antenas compuestas se fabrican combinando una o más antenas simples con otras antenas simples o con algún tipo de superficie reflectante formada en forma de pantalla, cortina o plato curvo . Por lo general, sólo una de las antenas componentes resuena en la frecuencia de diseño. Por lo demás, los dos subtipos de antenas de matriz y de apertura no están especialmente relacionados y, a menudo, se enumeran por separado como dos tipos no relacionados.
antenas de matriz
Las antenas de matriz están formadas por combinaciones de varias antenas simples que funcionan como una sola antena; Las " antenas de haz " más compactas pero altamente direccionales y de alta ganancia son algún tipo de antena de matriz.
Antenas de apertura
Las antenas de apertura están hechas de una superficie reflectante circundante exterior de muchas longitudes de onda de ancho, cuya forma concentra las ondas que la golpean en una pequeña antena interior simple; la antena interior puede ser resonante o no resonante
Antenas de ondas viajeras
Las antenas de ondas viajeras son uno de los pocos tipos de antenas que normalmente no son autorresonantes : las ondas eléctricas inducidas por las ondas de radio recibidas viajan a través del cable de la antena en la dirección de las señales de RF que llegan . Sólo se recogen las ondas eléctricas que viajan hacia el punto de alimentación; Las ondas que se alejan del punto de alimentación se conectan a tierra a través de una resistencia terminal en el extremo opuesto. La terminación resistiva hace que la antena reciba en una sola dirección, similar a una antena de apertura pero mucho más sencilla de construir. Para hacerlos aún más direccionales, se les hace de varias longitudes de onda, por lo que son inestables. La absorción en la resistencia terminal los convierte en radiadores ineficaces, pero a veces todavía se utilizan para transmitir, ya que funcionan en cualquier frecuencia.
"Otras" antenas
Inevitablemente, algunas antenas no encajan convenientemente en ningún tipo básico, por lo que la última sección sobre antenas reales es una categoría de "todo lo demás" para algunas antenas peculiares que no encajan claramente en ninguna de las categorías o subcategorías utilizadas en este artículo. ; en particular, antenas de alambre aleatorias y antenas colocadas en el suelo.
antena isotrópica
La última sección es para un tipo único de antena "falsa", llamada " antena isotrópica ". Es una ficción conveniente utilizada como "peor caso posible" para comparar el rendimiento de directividad de antenas reales. Aunque ninguna antena real puede ser exactamente isotrópica, algunas antenas están construidas para ser lo más isotrópicas posible, para antenas de respaldo de emergencia y para equipos de prueba para otras antenas, ya que la intensidad de la señal es (casi) uniforme en todas las direcciones, funcionan bien. sin necesidad de que tengan una orientación más que muy cruda.
antenas simples
La categoría de antenas simples consta de dipolos , monopolos y antenas de cuadro , todas las cuales pueden fabricarse con una sola sección de cable (con algunas excepciones). [ cita necesaria ] Los dipolos y monopolos se denominan antenas lineales (o antenas de hilo recto ) ya que sus partes radiantes se encuentran a lo largo de una sola línea recta. En raras ocasiones se les llama antenas eléctricas, ya que interactúan con la parte eléctrica de la radiación de RF, a diferencia de los bucles, que correspondientemente son magnéticos .
dipolos
Variante dipolo "orejas de conejo" para recepción de televisión VHF
Antena torniquete de dos elementos para recepción de datos de satélites meteorológicos, 137 MHz. Tiene polarización circular.
El dipolo consta de dos conductores, generalmente varillas o cables metálicos, generalmente dispuestos simétricamente, de extremo a extremo, con un lado de la línea de alimentación balanceada del transmisor o receptor conectado a cada uno, y generalmente elevados lo más alto posible sobre el suelo. [3] [c] El tipo más común, el dipolo de media onda , consta de dos elementos resonantes de poco menos de un cuarto de longitud de onda. Esta antena irradia al máximo en direcciones perpendiculares al eje de la antena, lo que le otorga una pequeña ganancia directiva de 2,15 dBi. Aunque los dipolos de media onda se utilizan solos como antenas omnidireccionales, también son un componente básico de muchas otras antenas direccionales más complicadas.
No es necesario que una antena sea resonante para transmitir bien, sino que se prefiere la resonancia para alimentarla fácilmente con energía; [6] [7] [8] cuando una antena dipolo se construye intencionalmente para operar en una frecuencia por debajo de la resonancia (mediante el uso de un transmatch ), los radioaficionados a veces llaman a la antena un "doblete". (El término no se distingue estrictamente; muchos lo usan como sinónimo de "dipolo". [8] ) A menudo, los "dobletes" se dimensionan cuidadosamente para evitar la resonancia, a fin de que la adaptación de impedancia sea menos desafiante.
Un dipolo plegado típico son dos dipolos de media onda montados paralelos entre sí, a unos pocos centímetros de distancia, con los extremos conectados. Solo se alimenta uno de los dipolos y el segundo dipolo se conecta directamente a través del centro donde el primero tiene el punto de alimentación habitual. La versión de dos hilos a menudo se describe como una "antena de cuadro aplastado", ya que la longitud total del cable es una longitud de onda y la eficiencia / resistencia a la radiación del dipolo plegado es muy alta: 4 veces la de un solo dipolo, análogo al Alta eficiencia de grandes bucles. Se puede agregar cualquier número de cables paralelos similares, aumentando la eficiencia como el cuadrado del número de cables paralelos; por lo tanto, un dipolo plegado de tres hilos sería 9 veces más eficiente.
Dos antenas dipolo montadas en ángulo recto, alimentadas con un desfase de 90°. Esta antena es inusual porque irradia en todas las direcciones (sin nulos en el patrón de radiación), con polarización horizontal en direcciones coplanares con los elementos, polarización circular normal a ese plano y polarización elíptica en otras direcciones. Se utiliza para recibir señales de satélites, ya que muchos satélites transmiten polarización circular.
Un tipo de antena con elementos que consisten en láminas de metal montadas sobre un plano de tierra. Similar al dipolo con ganancia de 6 a 9 dBi. Integrado en superficies como carrocerías de aviones. Su fácil fabricación utilizando técnicas de PCB los ha hecho populares en los dispositivos inalámbricos modernos. A menudo se combinan en matrices.
Un dipolo con brazos en forma de cono, con el punto de alimentación donde se unen sus puntas; a veces se les llama "dipolos gordos" o " bolos dobles ". Muestran un ancho de banda más amplio que los dipolos ordinarios, hasta tres octavas por encima de su frecuencia base. [d]
También llamadas antenas de mariposa : un dipolo cuyos brazos son triangulares o en forma de flecha ( ⧓ ⨝ ⪥ ) con el punto de alimentación donde se unen las puntas de los triángulos. Es una versión aplanada de una antena bicónica , con ventajas similares de banda ancha. Los triángulos pueden ser una hoja de metal con centros de metal sólido ( ⧓ ), o dos cables con sus extremos conectados ( ⨝ ) delineando la forma de una pajarita , o con extremos desconectados en forma de "X" ( ⪥ ). [d]
dipolo del ventilador
También llamada multidipolo : una variante común de banda ancha y/o dipolo de banda ancha que superficialmente se parece a la antena de pajarita, pero es eléctricamente diferente. Es un compuesto de pares de brazos dipolares; Ambos brazos de uno de los dipolos tienen la misma longitud, pero cada par de dipolos tiene una longitud diferente a la de los demás pares. Los distintos brazos dipolares se extienden ( ⚞⚟ ⪫⪪ ⫸⫷ ) desde el punto de conexión central común de la antena combinada. [mi]
Monopolos
Antena de látigo de cuarto de onda en una radio FM de 88 a 108 MHz
Antena en 'T' de una estación de radioaficionado, de 80 pies de altura, utilizada a 1,5 MHz.
Antena unipolar plegada con un mástil de metal sólido rodeado por seis cables de faldón, sostenido por separadores aislados
Una antena monopolo es medio dipolo (ver arriba); Consiste en un solo conductor, como una varilla de metal, generalmente montado sobre el suelo o sobre una superficie conductora artificial (el llamado plano de tierra ). [3] [9] A veces se clasifican junto con los dipolos (ver arriba) en la categoría más amplia de antenas lineales , o más simplemente antenas de alambre recto , ya que su sección radiante es normalmente un alambre recto (lineal) o un tubo de aluminio; En raras ocasiones, tanto los dipolos como los monopolos se denominan antenas eléctricas , ya que interactúan con el campo eléctrico de una onda de radio, para contrastarlos con todos los tamaños de bucles, que son correspondientemente antenas magnéticas . [b]
Un lado de la línea de alimentación del receptor o transmisor está conectado al conductor y el otro lado a tierra o al plano de tierra artificial. Las ondas de radio del monopolo reflejadas en el plano de tierra parecen como si vinieran de una antena de imagen ficticia aparentemente debajo del plano de tierra , con el monopolo y su imagen fantasma formando efectivamente un dipolo. Por lo tanto, la antena monopolo tiene un patrón de radiación idéntico a la mitad superior del patrón de una antena dipolo similar, y una eficiencia de radiación un poco menor que la mitad del dipolo. Dado que toda la radiación del dipolo equivalente se concentra en un medio espacio, la antena tiene el doble de ganancia (+3 dB) que un dipolo similar, sin tener en cuenta la potencia perdida en el plano de tierra.
La forma más común es el monopolo de un cuarto de onda , que tiene una longitud de un cuarto de longitud de onda y una ganancia de 5,12 dBi cuando se monta sobre un plano de tierra . Los monopolos individuales tienen un patrón de radiación omnidireccional , por lo que se utilizan para una amplia cobertura de un área, y tienen polarización vertical . Para reducir la absorción de la señal por parte de la Tierra, las ondas terrestres utilizadas para la transmisión en bajas frecuencias deben estar polarizadas verticalmente, por lo que se utilizan grandes antenas monopolo verticales para la transmisión en la mitad inferior de la banda HF y en todas las bandas MF , LF y VLF. . Los pequeños monopolos ("látigos") se utilizan como antenas no direccionales en radios portátiles en las bandas HF, VHF y UHF .
Tipo de antena utilizada en radios móviles y portátiles en las bandas VHF y UHF, como los " boom boxes " de FM , consta de una varilla flexible, a menudo hecha de segmentos telescópicos. En la banda de HF , "látigo" normalmente se refiere a una antena o un segmento de antena terminal que es demasiado corto para resonar de forma natural; cuando un látigo es lo suficientemente largo como para resonar por sí mismo (un cuarto de longitud de onda o más), generalmente se le llama simplemente con el nombre genérico de "monopolo".
El nombre técnico más formal es hélice en modo normal . Antena más común utilizada en radios portátiles de dos vías y teléfonos inalámbricos debido a su tamaño compacto. Consiste en una hélice de alambre eléctricamente corta . La forma helicoidal añade inductancia para cancelar la reactancia capacitiva del radiador corto, haciéndolo resonante. Como todas las antenas eléctricamente cortas, es casi isotrópica y tiene una ganancia muy baja. No debe confundirse con la hélice de modo axial mucho más grande (ver más abajo). [F]
Una antena de látigo con varias varillas que se extienden horizontalmente desde la base del látigo, unida al lado del suelo de la línea de alimentación. Dado que el látigo está montado sobre el suelo, las varillas horizontales forman un plano de tierra elevado justo debajo del látigo para reflejar su radiación lejos de la tierra y aumentar su ganancia . Se utiliza para antenas de estaciones base elevadas para sistemas de radio móviles terrestres, como policías, ambulancias y despachadores de taxis.
Una torre de radio en la que la propia estructura de la torre sirve como antena. Forma común de antena transmisora para estaciones de radio AM y otros transmisores MF y LF . En su base, la torre suele estar montada, aunque no necesariamente, sobre un aislante cerámico para aislarla del suelo.
Monopolo plegado
Una antena monopolo plegada es la versión monopolo de un dipolo plegado : es un monopolo ordinario con un segundo cable paralelo al primero, a unos pocos centímetros de distancia, con los extremos superiores de los dos cables conectados. El segundo cable se conecta directamente al sistema de tierra en lugar de conectarse al punto de alimentación como lo hace el primer cable. Agregar el segundo cable aumenta la eficiencia del monopolo 4 veces y, en consecuencia, aumenta la impedancia del punto de alimentación, brindando el beneficio adicional de facilitar un poco la adaptación de la impedancia al cable coaxial estándar . De manera similar a un dipolo plegado , se puede agregar un tercer cable para obtener 9 veces la eficiencia, y así sucesivamente. Aunque el nombre es similar al unipolo plegado , las dos antenas son eléctricamente diferentes: el monopolo plegado es una antena mucho más simple.
Una antena de mástil modificada, generalmente conectada a tierra en su base, aumentada por uno o varios cables paralelos llamados "cables de faldón" que se conectan al mástil en la mitad de la antena. Los cables del faldón se pueden fijar a cualquier altura entre la parte superior y la parte superior del mástil. Uno o más de los cables del faldón reciben la señal, similar a una coincidencia gamma . El número y el espesor relativo de los cables del mástil y del faldón ajustan la impedancia del punto de alimentación . [g] Es mucho más elaborado y no es eléctricamente igual que el monopolo plegado que suena similar .
Consiste en un largo cable horizontal suspendido entre dos torres con aisladores, con un cable vertical colgando de él, formando la forma de la letra 'T'. El cable que cuelga se conecta a una línea de alimentación del receptor o transmisor en uno de los cables de alimentación; el otro cable de la línea de alimentación se conecta a una tierra obligatoria de baja resistencia . El cable vertical que cuelga es la parte radiante de la antena; normalmente es más corto que el cuarto de longitud de onda requerido para la resonancia. Para la antena 'T', el cable que cuelga se conecta exactamente en el centro del cable superior. Se utiliza en bandas MF y HF inferiores . Dado que a estas frecuencias el cable vertical es eléctricamente corto (mucho más corto que un cuarto de longitud de onda), el cable horizontal sirve como un "sombrero de capacitancia" para aumentar la corriente en el radiador vertical, mejorando la eficiencia y la ganancia . Dado que corrientes horizontales iguales viajan en direcciones opuestas desde el centro del cable superior, esas corrientes se equilibran y esencialmente no producen radiación. Por lo general, la sección horizontal no es lo suficientemente larga para suministrar suficiente capacitancia, por lo que el punto de alimentación de la antena requiere una bobina de carga para sintonizar cualquier reactancia restante, y la antena sintonizada tendrá un ancho de banda estrecho. En el caso inusual de que su "sombrero de capacitancia" sea lo suficientemente ancho como para compensar la longitud faltante en el cable vertical, el rendimiento de una antena en 'T' puede acercarse al de un monopolo de tamaño completo.
'L' invertida
De construcción similar a la antena en 'T' descrita anteriormente, pero con el cable vertical colgante unido a un extremo del cable horizontal en lugar del centro. El punto de conexión modificado le da a la antena la forma de la letra griega 'Γ' . A diferencia de la antena 'T', tanto los cables verticales como los horizontales irradian, con su radiación respectiva polarizada vertical y horizontalmente, y su radiación combinada polarizada diagonalmente, generalmente en un ángulo pronunciado. Aunque todas las partes de la antena irradian, la radiación más fuerte proviene del cable vertical, por lo que el cable horizontal sirve como "sombrero de capacitancia" y como radiador débil. Si la longitud del cable horizontal es suficiente para que la longitud total del cable sea aproximadamente un cuarto de longitud de onda, el rendimiento de la L invertida puede acercarse al de un monopolo de tamaño completo.
Efectivamente, una L invertida alimentada por derivación, con el punto de alimentación unido al cable horizontal, lo que hace que la antena tenga la forma de la letra 'F' inclinada hacia la derecha 90°, por lo que tiene la forma de la letra Hangul ㄲ , o la personaje de dibujo lineal ╓ . El inusual punto de alimentación con su ubicación ajustable a lo largo de la sección horizontal le da a la 'F' invertida la buena adaptación del punto de alimentación de un unipolo y el tamaño compacto de una L invertida. La antena está conectada a tierra en la base y se alimenta en algún punto intermedio, y la posición de ese punto de alimentación determina la impedancia de la antena, por lo que la impedancia del punto de alimentación se puede adaptar a la línea de alimentación sin necesidad de una transadaptación separada .
Una versión elaborada y ampliada de una antena en 'T' ; Es una antena transmisora de cable muy grande con un ancho de banda extremadamente estrecho, utilizada en bandas VLF para señales horarias VLF o comunicaciones submarinas de largo alcance . En comparación con las longitudes de onda aún mayores para las que se utiliza, paradójicamente se trata de una antena ultracorta. Consiste en una torre radiante central con múltiples cables unidos en la parte superior, que se extienden radialmente desde el mástil y aislados en los extremos, asemejándose a un marco de paraguas de metal. Al igual que otras antenas ultracortas, tiene una reactancia capacitiva extremadamente alta y una resistencia a la radiación mínima, lo que requiere una bobina de carga grande y un sistema de contrapeso de baja resistencia .
Antenas de bucle
Las antenas de bucle constan de un bucle (o bobina ) de alambre. Las antenas de bucle interactúan directamente con el campo magnético de la onda de radio, en lugar de con su campo eléctrico como lo hacen las antenas lineales; por esa razón, en raras ocasiones se clasifican como antenas magnéticas , pero ese nombre genérico es confusamente similar al término bucle magnético que normalmente se utiliza para describir bucles pequeños. [b] Su interacción exclusiva con el campo magnético los hace relativamente insensibles al ruido de chispas eléctricas en aproximadamente1/ 6 longitud de onda de la antena, [3] [10] [2] y más tolerante a ser montada cerca del suelo, ya que para la mayoría de los suelos la tierra está más cerca de ser algo radiotransparente a la parte magnética de las ondas medias y las ondas cortas más largas , mientras que el suelo es opaco o refleja la parte eléctrica de las ondas. Básicamente, existen dos categorías amplias de antenas de bucle: bucles grandes (o bucles de onda completa ) y bucles pequeños . Sólo un diseño, una antena de halo , que normalmente se denomina bucle, no encaja claramente exclusivamente en la categoría de bucle grande o pequeño .
Bucles grandes
Los bucles de onda completa tienen la mayor resistencia a la radiación y, por tanto, la mayor eficiencia de todas las antenas: sus resistencias a la radiación son de varios cientos de ohmios , mientras que los dipolos y monopolos son decenas de ohmios, y los bucles pequeños y las antenas de látigo corto son de unos pocos ohmios, o incluso fracciones de un ohmio. [2]
Los bucles grandes tienen un perímetro de una longitud de onda completa o mayor. Cuando tienen una, dos o tres longitudes de onda, o cualquier número entero múltiplo de una longitud de onda, son naturalmente resonantes y actúan de manera algo similar al dipolo de onda completa o de onda múltiple. Cuando es necesario distinguirlos de los bucles pequeños, se les llama bucles de "onda completa". [h] [3] [10]
Medio lazo
la mitad superior de una antena de cuadro vertical de longitud de onda completa montada en el suelo (que no debe confundirse con la antena semicuadrada algo similar que se describe a continuación, en la sección de antenas de conjunto). [i] El bucle completo se corta en dos puntos opuestos a lo largo de su perímetro y se omite la mitad inferior; la mitad superior montada en el suelo en los puntos de corte, sobresaliendo del suelo como el asa de una cartera. Tiene la forma de la letra griega Π o de la letra U mayúscula invertida y es la antena de cuadro análoga a una antena monopolo montada en el suelo. De manera similar a cómo un monopolo vertical usa su sistema de tierra para producir una imagen "fantasma" del resto de un dipolo, la mitad inferior faltante del semibucle se reemplaza por su imagen en el plano de tierra. Si tiene la forma de la mitad de un cuadrado, un semibucle puede funcionar como una antena de cuadro o en su primer armónico, dependiendo de la posición de su punto de alimentación, como una antena dipolo cuyos extremos han sido doblados y conectados a tierra. [11]
Los bucles de media longitud de onda de perímetro, que tienen un pequeño corte en el bucle, se denominan " halos ". Son naturalmente resonantes en una frecuencia y tienen un tamaño y función intermedios entre bucles pequeños y grandes . A menudo se describen como un dipolo de media longitud de onda que se ha plegado en un círculo, en lugar de ser una antena de "bucle verdadero". [3] [10] [2] [4] (págs. 231–275)
El patrón aproximadamente omnidireccional de halos se asemeja a pequeños bucles; su eficiencia de radiación se encuentra entre la eficiencia extremadamente alta de los bucles grandes y la eficiencia generalmente pobre de los bucles pequeños. Los halos son autorresonantes como bucles de onda completa, pero no tienen armónicos superiores utilizables. En algunos aspectos representan el límite de tamaño superior de los pequeños bucles de transmisión. [3] [2] [4] (págs. 231–275)
Pequeños bucles
Las antenas de bucle pequeño tienen una resistencia a la radiación muy baja , normalmente mucho menor que la resistencia a la pérdida del cable del que están hechas, lo que las hace ineficientes para transmitir. Su direccionalidad y baja eficiencia de radiación son drásticamente diferentes de los bucles de onda completa, y si el perímetro del bucle es menor que media longitud de onda, si es necesaria la resonancia, el bucle debe modificarse de alguna manera para hacerlo resonante. A pesar de sus inconvenientes, los bucles pequeños se utilizan ampliamente como antenas receptoras, especialmente en frecuencias inferiores a 10~20 MHz, donde su ineficiencia no es un problema y su pequeño tamaño los convierte en una solución útil para los tamaños excesivos incluso de las antenas de un cuarto de onda. El hecho de que puedan sintonizarse eficientemente para aceptar sólo un rango de frecuencia muy estrecho (similar a un preselector ) ayuda a aliviar gran parte de los problemas causados por la estática generalizada que siempre se encuentra en las ondas medias y las ondas cortas bajas . Los bucles pequeños se denominan "bucles magnéticos" ; También se les llama "bucles sintonizados", ya que los bucles pequeños generalmente deben modificarse agregando capacitancia para hacerlos resonar en alguna frecuencia más baja que cualquiera en la que resonarían "naturalmente".
Los pequeños bucles receptores tienen un tamaño de 1 /4~1/ 10 perímetros ondulados , a veces con muchas vueltas de alambre alrededor del mismo marco de soporte. Los bucles pequeños se utilizan ampliamente como antenas radiogoniométricas compactas , ya que su dirección "nula" es excepcionalmente precisa y su pequeño tamaño las hace mucho más compactas como equipo portátil que las antenas direccionales basadas en dipolos . [3] [10] [2]
También llamados "barras de bucle", consisten en un cable enrollado alrededor de un núcleo de ferrita cilíndrico (la "barra"). La ferrita aumenta la inductancia de la bobina de cientos a miles de veces más y también aumenta su área efectiva de captura de señal. La mejora los hace aún más compactos que los bucles pequeños (ordinarios) fabricados sin ferrita y, sin embargo, reciben RF igual de bien (o mejor). El patrón de radiación de los Loopsticks es idéntico al de una antena dipolo , con un máximo en todas las direcciones perpendiculares a la varilla de ferrita. Se utilizan como antena receptora en la mayoría de las radios AM de consumo portátiles y de escritorio fabricadas para la banda de transmisión de onda media y para frecuencias más bajas . [j]
Los pequeños bucles de transmisión son antenas de bucle cuyos perímetros son más pequeños que media onda y que han sido optimizadas específicamente para transmitir. Su tamaño mucho más pequeño que las antenas dipolo (solo ~10% de su ancho) a veces las convierte en una opción viable, a pesar de su menor eficiencia. Los bucles de transmisión pequeños son más grandes que la mayoría de los bucles de recepción pequeños, con perímetros cerca 1 /3~ 1 /4wave , [k] para mejorar su eficiencia generalmente pobre. Por esa misma razón, sus piezas se unen cuidadosamente mediante soldadura fuerte o soldadura fuerte para reducir las pérdidas por resistencia de contacto . Debido a su mayor tamaño, los bucles de transmisión pequeños carecen de los nulos pronunciados de los bucles de recepción pequeños, por lo que no son tan útiles para encontrar direcciones , y también son más voluminosos (aproximadamente el doble de tamaño), por lo que no serían tan convenientes como los bucles pequeños más precisos. Bucles para uso manual en búsquedas de radio . [2]
Los nulos en el patrón de radiación de pequeños bucles receptores y antenas con núcleo de ferrita son bidireccionales y mucho más nítidos que las direcciones de potencia máxima de las antenas de bucle o lineales, e incluso de la mayoría de las antenas de haz ; la direccionalidad nula de bucles pequeños es comparable a la direccionalidad máxima de antenas parabólicas grandes (antenas de apertura, ver más abajo). [ cita necesaria ] Para localizar con precisión una fuente de señal, esto hace que la dirección nula del pequeño bucle receptor sea mucho más precisa que la dirección de la señal más fuerte, y las antenas de tipo bucle pequeño/núcleo de ferrita se utilizan ampliamente para radiogoniometría (RDF). La dirección nula de los bucles pequeños también se puede aprovechar para excluir señales no deseadas de una estación que interfiere o de una fuente de ruido. [3] [10] [2] Se utilizan varias técnicas de construcción para garantizar que las direcciones nulas de los bucles receptores pequeños sean "nítidas", incluido hacer que el perímetro1/ 10 longitud de onda, (o como máximo 1 /4longitud de onda). En cambio, los perímetros de los pequeños bucles de transmisión se hacen lo más grandes posible, hasta 1 /3ola, o incluso 1 /2, si es posible, para mejorar su eficiencia generalmente deficiente; sin embargo, al hacerlo se desdibujan o borran los nulos direccionales de los pequeños bucles de transmisión.
Antenas compuestas
Las antenas compuestas se componen de combinaciones de varias antenas simples combinadas para funcionar como una sola antena, [ cita requerida ] similar a cómo una lente óptica compuesta combina múltiples lentes simples . Del mismo modo, para las antenas que combinan (una) antena(s) simple(s) con una superficie metálica curva o una pantalla reflectante plana, el plato o cortina de metal funciona para ondas de radio de forma similar a un espejo en los sistemas ópticos, por lo que esas antenas son análogas a los telescopios reflectores y Luces Kleig .
Antena de radar de matriz en fase PAVE PAWS de la Fuerza Aérea de EE. UU. para detección de misiles balísticos, Alaska. Los dos conjuntos circulares están compuestos cada uno de ellos por 2677 antenas dipolo cruzadas.
Antena transmisora de onda corta de matriz de cortina , Austria. Dipolos de alambre suspendidos entre torres.
Antena de radiodifusión de televisión batwing de cuatro bahías, Alemania
Las antenas de matriz son compuestos de múltiples antenas simples, ya sean lineales, de bucle o combinaciones de cada una. Las múltiples antenas simples alineadas en paralelo funcionan juntas como una única antena compuesta; son losanálogos de RF de lentes ópticas compuestas hechas de combinaciones de lentes simples . Las antenas simples que las constituyen pueden ser dipolos, monopolos o bucles, o bien bucles y dipolos mixtos. Los conjuntos de banda ancha constan de múltiples elementos excitados idénticos , generalmente dipolos, alimentados en fase, que irradian un haz perpendicular al plano que contiene las antenas simples. Los conjuntos Endfire se alimentan fuera de fase, y la diferencia de fase corresponde a la distancia entre ellos; irradian paralelo al plano en el que se encuentran todas las antenas constituyentes. [3] [12] [4] (págs. 283–371) Los conjuntos parásitos constan de múltiples antenas, generalmente dipolos, con un elemento impulsado y el resto elementos parásitos , que irradian un haz a lo largo de la línea de las antenas.
Consta de varios dipolos alimentados en fase, con sus ejes apilados uno encima del otro, en una única línea vertical. Es una antena omnidireccional de alta ganancia, lo que significa que se irradia más energía en direcciones horizontales y se desperdicia menos irradiando hacia el cielo o hacia el suelo. Ganancia de 8 a 10 dBi. Se utilizan como antenas de estaciones base para sistemas de radio móviles terrestres , como policía, bomberos, ambulancias y despachadores de taxis, y antenas sectoriales para estaciones base celulares .
También llamada "Yagi", es una de las antenas direccionales más comunes en frecuencias UHF , VHF y HF superiores . Consta de múltiples elementos dipolo de media onda alineados con sus ejes paralelos, en el mismo plano, con un único elemento impulsado de longitud resonante conectado a la línea de alimentación, generalmente el penúltimo y penúltimo elemento más largo de la matriz. [l] Los otros múltiples elementos son parásitos , que reflejan y dirigen la señal radiada en una sola dirección, de ahí una antena de haz . [m] Las antenas simples utilizadas para hacer un Yagi-Uda pueden ser todas lineales o lineales curvadas, o todas de bucle (una antena cuádruple ) o (raramente) una combinación mixta de antenas de bucle y de cable recto.
Los Yagi-Udas se utilizan para antenas de televisión en tejados , enlaces de comunicación punto a punto y comunicaciones de onda corta de larga distancia utilizando la reflexión de ondas celestes ("salto") de la ionosfera. Normalmente tienen ganancias entre 10 y 20 dBi dependiendo del número de elementos directores utilizados, pero sus anchos de banda son muy estrechos. [norte]
Aunque "quad" puede referirse a un único bucle en forma de cuadrilátero, el término generalmente se refiere a dos o más bucles apilados uno al lado del otro; A primera vista, los quads se parecen al marco de una cometa tipo caja . Sólo uno de los bucles del quad está conectado a la línea de alimentación, y ese bucle funciona como controlador de la antena y es el principal radiador de señal. Los otros bucles son elementos parásitos que actúan como reflectores o directores, enfocando las ondas radiadas en una dirección única y más estrecha y aumentando así la ganancia. Las antenas cuádruples son antenas Yagi-Uda hechas de bucles en lugar de dipolos o monopolos, y también se utilizan como antenas direccionales en las bandas HF para comunicaciones de onda corta. A veces se prefieren para longitudes de onda más largas porque (si son cuadrados) tienen la mitad de ancho que un Yagi construido a partir de dipolos y tienen una directividad ligeramente mejor. [3] [10] [2]
A veces se le llama antena de "espina de pescado". Consta de muchos elementos dipolo a lo largo de un brazo con longitudes que aumentan gradualmente, todos conectados a la línea de transmisión con polaridad alterna. Es una antena direccional con un amplio ancho de banda, lo que la hace ideal para usar como antena de televisión en tejados, aunque su ganancia es mucho menor que la de una Yagi de tamaño comparable. [l] Para longitudes de onda largas en la banda inferior de HF, el conjunto puede estar formado por monopolos montados en tierra en lugar de dipolos.
Conjunto de cuatro antenas dipolos (o monopolos) paralelas, todas del mismo tamaño y equidistantes, alineadas verticalmente en las cuatro esquinas de un cuadrado. Los cuatro dipolos están activados, pero con fases opuestas para los elementos dipolares adyacentes. El espaciado y la fase de los elementos dipolo hace que la combinación de los elementos dispuestos sea moderadamente direccional.
Un conjunto de cortina es cualquiera de varios diseños para antenas de cable transmisoras grandes, direccionales y de larga distancia utilizadas en HF por estaciones de radiodifusión de onda corta . Consiste en un conjunto rectangular vertical de dipolos idénticos suspendidos en una fila paralela frente a una pantalla reflectora plana (la "cortina"). La pantalla o cortina consta de una segunda fila de alambres paralelos verticales, todos sostenidos entre dos torres metálicas. Está alineado para irradiar de manera eficiente un haz horizontal de ondas de radio polarizadas verticalmente hacia el cielo apenas por encima del horizonte; una vez que la señal llega a la ionosfera más allá del horizonte, el haz se refracta (o "rebota") desde la capa F de regreso a la Tierra, para llegar igualmente más allá y por encima del horizonte, tal vez para reflejarse en el suelo para otro "salto".
Múltiples dipolos en una matriz bidimensional montada frente a una pantalla reflectante plana, generalmente llamada "cortina". Se utiliza para antenas transmisoras y receptoras de radar y televisión UHF.
Es una antena de alta ganancia utilizada en frecuencias UHF y microondas que es orientable electrónicamente. Consiste en múltiples dipolos en una matriz bidimensional, cada uno alimentado a través de un desfasador electrónico , con los desfasadores controlados por un sistema de control por computadora. El haz puede apuntar instantáneamente en cualquier dirección en un gran ángulo delante de la antena. Utilizado para radares militares y sistemas de interferencia .
Medio cuadrado
Un par de monopolos verticales invertidos de un cuarto de onda, cuyas bases no están conectadas al suelo y cuyas puntas están conectadas por un cable de media longitud de onda, que sirve como contrapeso y como línea de alimentación cruzada. Los verticales son los radiadores y funcionan como un conjunto de dos elementos, similar a la cortina bobtail; El punto de alimentación nominal de cada radiador está en su parte superior, en lugar de en la base. La estructura tiene la forma de la letra griega Π (no debe confundirse con la antena Half-Loop descrita anteriormente). [i] El cable de conexión de arriba a arriba sirve como una línea de alimentación en fase, o alimentación auxiliar, que coloca el punto de corriente máxima en la parte superior de cada monopolo. Ninguno de los elementos monopolares tiene una conexión de cable a tierra debajo, aunque generalmente hay un acoplamiento capacitivo considerable, que puede aprovecharse para acortar las verticales. Los monopolos invertidos alimentados por la parte superior producen una señal fuerte más abajo en el horizonte que un monopolo ordinario alimentado por la parte inferior, ya que la señal de este último debe elevarse más desde el nivel del suelo para superar las obstrucciones cercanas. A pesar de que los verticales se alimentan desde la parte superior, el punto de alimentación del sistema combinado se puede colocar en cualquiera de varias ubicaciones, a menudo en el centro del cable horizontal. [11]
También llamada supertorniquete , es una antena especializada utilizada en transmisiones de televisión que consta de pares perpendiculares de dipolos con radiadores que se asemejan a alas de murciélago. La forma de ala de murciélago les proporciona el amplio ancho de banda necesario para la transmisión de todo el canal. Por lo general, se apilan varias antenas de murciélago verticalmente sobre un mástil para crear antenas de transmisión de televisión VHF. Patrón de radiación omnidireccional con alta ganancia en direcciones horizontales. [d]
Una antena de microondas que puede lograr grandes ganancias en un espacio compacto; un conjunto de antenas de parche sobre un sustrato alimentado por líneas de alimentación de microcinta . La facilidad de fabricación mediante técnicas de PCB los ha hecho populares en los dispositivos inalámbricos modernos. El ancho del haz y la polarización se pueden reconfigurar activamente. A menudo, las antenas impresas en una placa de circuito son compuestos de múltiples antenas pequeñas diferentes, diseñadas para tener ventajas de rendimiento complementarias.
antena de apertura
NASA Cassegrain , ganancia extremadamente alta ~70 dBi.
Antena de lente dieléctrica utilizada en radiotelescopios de ondas milimétricas.
Una antena de apertura consta de una pequeña antena dipolo o de bucle incrustada dentro de una estructura circundante tridimensional más grande que guía las ondas de radio de la antena de alimentación en una dirección particular, y viceversa. La estructura guía suele tener forma de plato o embudo y es bastante grande en comparación con una longitud de onda, con una abertura para emitir las ondas de radio en una sola dirección. Dado que la estructura de la antena exterior no es resonante en sí misma, se puede utilizar para una amplia gama de frecuencias, reemplazando o resintonizando la antena de alimentación interior , que normalmente es resonante.
Antena directiva con ganancia moderada de aproximadamente 8 dBi que se utiliza a menudo en frecuencias UHF. Consiste en un dipolo montado delante de dos pantallas metálicas reflectantes unidas en un ángulo, normalmente de 90°. Se utiliza como antena de televisión UHF en tejados y para enlaces de datos punto a punto.
La antena de alta ganancia más utilizada en frecuencias de microondas y superiores. Consiste en un reflector parabólico metálico en forma de plato con una antena de alimentación en el foco. Puede tener algunas de las ganancias más altas de cualquier tipo de antena, hasta 60 dBi, pero el plato debe ser grande en comparación con una longitud de onda. Se utiliza para antenas de radar , enlaces de datos punto a punto, comunicaciones por satélite y radiotelescopios .
Una antena de bocina tiene una bocina de metal abocinada unida a una guía de ondas . Es una antena simple con ganancia moderada de 15 a 25 dBi, utilizada para aplicaciones como pistolas de radar , radiómetros y como antenas de alimentación para antenas parabólicas.
Consiste en una guía de ondas con una o más ranuras cortadas para emitir las microondas. Las antenas de ranura lineal emiten haces estrechos en forma de abanico. Se utilizan como antenas de transmisión UHF y antenas de radar marino .
Una antena de lente está hecha de una capa de dieléctrico , o una pantalla de metal, o una estructura de guía de ondas múltiple de espesor variable, delante de una antena de alimentación , que actúa como una lente que refracta las ondas de radio, enfocándolas en la antena de alimentación.
Antena de cuadrante, similar a la rómbica , en una emisora austriaca de radiodifusión de onda corta. Irradia haz horizontal a 5-9 MHz, 100 kW
Conjunto de cuatro antenas helicoidales de modo axial utilizadas para el seguimiento de satélites, Francia
A diferencia de las antenas analizadas hasta ahora, las antenas de ondas viajeras no son resonantes, por lo que tienen un ancho de banda inherentemente amplio. [3] [4] (págs. 549–602) Por lo general, son antenas de alambre que tienen múltiples longitudes de onda, a través de las cuales las ondas de voltaje y corriente viajan en una dirección, en lugar de rebotar hacia adelante y hacia atrás para formar ondas estacionarias como en las antenas resonantes. Todos excepto la antena helicoidal tienen polarización lineal . Las antenas de ondas viajeras unidireccionales terminan en una resistencia en un extremo, con el "Ohmage" de la resistencia igual a la impedancia característica de la antena , para absorber al máximo las ondas que viajan hacia ese extremo, sin que casi ninguna señal no deseada se refleje hacia el punto de alimentación. La resistencia terminal absorbe las ondas que viajan a lo largo del cable hacia la resistencia, lo que hace que la antena solo reciba ondas que viajan en la dirección opuesta, alejándose de la resistencia y hacia el punto de alimentación en el extremo opuesto. Esto hace que las antenas de ondas viajeras sean antenas transmisoras ineficientes, pero cuando se usan para recibir eliminan más de la mitad del ruido de radio incidente preservando al mismo tiempo la señal deseada. Cuanto más larga es una antena de onda viajera (en longitudes de onda ), más estrecha se vuelve su dirección de recepción, acercándose o superando el rendimiento de las antenas de haz compuesto .
La antena de onda viajera unidireccional más sencilla. Consiste en un cable recto de una a varias longitudes de onda, suspendido cerca del suelo, conectado al receptor en un extremo y terminado en el otro extremo por una resistencia igual a su impedancia característica (normalmente 400~800 Ω ). Su patrón de radiación tiene un lóbulo principal en un ángulo poco profundo en el cielo desde el extremo terminado. Se utiliza para la recepción de ondas celestes reflejadas en la ionosfera en comunicaciones de onda corta "saltadas" de larga distancia .
Consta de cuatro secciones de alambre iguales con forma de rombo ( 〈〉 ). Se alimenta mediante una línea de alimentación balanceada en una de las esquinas agudas y los dos lados están conectados a una resistencia igual a la impedancia característica de la antena en la otra esquina aguda. Tiene un lóbulo principal en dirección horizontal desde el extremo terminado del rombo. Se utiliza para comunicaciones por onda celeste en bandas de onda corta en circunstancias en las que la potencia de transmisión perdida en la resistencia terminal se puede compensar aumentando la potencia en el punto de alimentación de la antena.
Antenas de microondas que consisten en una guía de ondas o cable coaxial con una ranura o aberturas cortadas para que irradie continuamente a lo largo de su longitud.
Consiste en un alambre en forma de hélice montado encima o delante de una pantalla reflectante ( ⸠ꕊ ) cuya longitud total enrollada es del orden de al menos una longitud de onda . Irradia ondas polarizadas circularmente en un haz que sale del extremo abierto de la hélice, con una ganancia típica de 15 dBi. Se utiliza en frecuencias VHF y UHF donde los tamaños de antena son factibles. A menudo se utiliza para comunicaciones por satélite, que utilizan polarización circular porque es insensible a la rotación relativa en el eje del haz. [o] No debe confundirse con una antena de "patito de goma" (hélice en modo normal), que es mucho más pequeña. [F]
Otros tipos de antena
Los siguientes son algunos tipos de antenas que no encajan cómodamente en ninguno de los tipos simplificados enumerados anteriormente. Tenga en cuenta que, aunque podría parecer una broma describir antenas que se colocan en el suelo (¡o incluso enterradas en él!) en lugar de estar elevadas en el aire, en realidad funcionan, aunque con límites.
Las antenas de alambre aleatorias colocadas en la superficie del suelo se denominan "antenas de serpiente" y no se distinguen claramente como ningún tipo en particular. [ cita necesaria ]
antena BOG
Una "bebida en el suelo", a menudo llamada "BOG" o antena de pantano, es una "antena de serpiente" colocada en línea recta y cuyo extremo opuesto al punto de alimentación está conectado a tierra. Es una antena de ondas viajeras y técnicamente es un ejemplo extremo de una antena de bebidas suspendida a baja altura . [ cita necesaria ]
Una típica antena de cable aleatorio para recepción de onda corta , tendida entre dos edificios, con un segmento extendido hacia un puesto remoto. Suponiendo que el edificio tenga unos 20 pies de altura, la longitud del cable parece ser del orden de 100 pies, demasiado corto para ser una antena HF para bebidas .
Un cable aleatorio es la típica antena informal construida para recibir radio de onda corta y AM. Consiste en una longitud aleatoria de cable tendido en el exterior entre soportes elevados o en el interior a través de un techo, que corre en un patrón errático en zigzag a lo largo de las paredes o entre los soportes. Un extremo del cable suele estar conectado directamente a la parte posterior del receptor. [r] Moxon (1993) lo llama "el trozo extraño de cable" . [13] [ página necesaria ]
Las antenas de cable aleatorio a veces se incluyen arbitrariamente como una subcategoría de antenas monopolo plegadas , si sus longitudes son de un cuarto de onda o menos, o dipolos alimentados por los extremos plegados si son de media onda o más, hasta una o dos longitudes de onda o menos. . Cuando se coloca un cable aleatorio con al menos un segmento extendido orientado en línea recta, de una a varias longitudes de onda, funciona de manera más o menos similar a una antena de bebidas , aunque como presumiblemente no tiene terminación resistiva, recibirá en dos direcciones opuestas. , alineado con su segmento más largo, en lugar de ser unidireccional como una Bebida.
isotrópico
Una antena isotrópica ( radiador isotrópico ) no es una antena real: es una antena hipotética "idealmente horrible" que irradia la misma potencia de señal en todas las direcciones verticales y horizontales. Una bombilla incandescente antigua se describe a menudo como un ejemplo de radiador casi isotrópico (de calor y luz). Paradójicamente, toda antena de cualquier tipo, más corta que ~1 /10La onda en su dimensión más larga es aproximadamente isotrópica, pero ninguna antena real puede ser exactamente isotrópica.
Una antena que es exactamente isotrópica es sólo un modelo matemático , utilizado como base de comparación para calcular ya sea la directividad o la ganancia de antenas reales. Ninguna antena real puede producir un patrón de radiación perfectamente isotrópico , pero el patrón de radiación isotrópico sirve como referencia del "peor caso posible" para comparar el grado en que otras antenas, independientemente del tipo, pueden proyectar radiación en alguna dirección preferida.
Todas las antenas simples se acercan cada vez más a ser isotrópicas, ya que las ondas que transmiten o reciben aumentan en longitud más allá de varias veces el lado más largo de las antenas. [ cita necesaria ] Se pueden fabricar antenas casi isotrópicas combinando varias antenas pequeñas. Las antenas casi isotrópicas se utilizan para mediciones de intensidad de campo y como antenas de referencia estándar para probar otras antenas, ya que su alineación no es un problema: su intensidad de señal es la misma para cualquier orientación. Se utilizan como antenas de emergencia en satélites , ya que funcionan incluso si el satélite ha perdido la orientación con respecto a su estación de comunicación.
Las antenas isotrópicas , que en realidad no existen, no deben confundirse con las antenas omnidireccionales , que son reales y bastante comunes. Una antena isotrópica irradia igual potencia en las tres dimensiones, mientras que una antena omnidireccional irradia igual potencia en todas las direcciones horizontales, pero poca o ninguna en vertical. La potencia radiada de una antena omnidireccional varía con el ángulo de elevación: máxima en la horizontal y disminuye a medida que la dirección aumenta para ser paralela al eje de simetría vertical de la antena. Varios tipos de antenas no irradian exactamente en la dirección vertical, incluso cuando aumenta la longitud de onda, a diferencia de una antena isotrópica, que irradia igualmente en todas las direcciones.
Notas
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En una antena resonante, la longitud del camino conductor a través de la antena por el que pasan las ondas de corriente y voltaje se dimensiona de modo que, a medida que las ondas rebotan hacia adelante y hacia atrás entre los extremos, o circulan alrededor de un circuito cerrado, las secciones superpuestas de las ondas sume y reste para formar ondas estacionarias a lo largo de los segmentos de la antena.
^ abc Las antenas de bucle de cualquier tamaño son "antenas magnéticas" en el sentido genérico; este significado es diferente y no debe confundirse con el término común confusamente similar "bucle magnético" utilizado para antenas de bucle pequeñas ( "pequeño" significa que el perímetro total del bucle es más corto que la mitad de una longitud de onda). El término separado bucle magnético que se utiliza para describir una antena de bucle pequeña es más específico de lo que se pretende aquí para antena magnética , que incluye todos los tipos y tamaños de antena de bucle. De hecho, "antena magnética" se refiere a cualquier tipo de antena de cualquier tamaño o configuración que responda a la parte magnética de una onda de radio, en lugar de a la parte eléctrica.
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Las antenas dipolo a veces se clasifican junto con los monopolos ("medio dipolos") (ver más abajo) en la categoría más amplia de antenas lineales , o antenas de alambre más claramente recto . Las partes radiantes de ambos tipos son normalmente piezas rectas (lineales) de cables alineados o tubos de aluminio; rara vez se denominan antenas eléctricas , ya que interactúan con el campo eléctrico de RF, a diferencia de las antenas de cuadro [ ancla rota ] , que son correspondientemente magnéticas . El dipolo (y el medio dipolo) es uno de los dos tipos básicos de antenas en las que se basan las antenas compuestas más elaboradas. [5]
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Los múltiples dipolos hacen que la antena combinada tenga una banda más ancha que un simple dipolo de dos brazos. Los múltiples cables que se extienden desde el punto de alimentación combinado están conectados en pares opuestos de igual longitud, cada par diferente de la longitud de cada otro par, lo que le da al dipolo del ventilador una gama más amplia de resonancias que cualquier elemento dipolo. La idea básica es que la corriente de alimentación fluirá naturalmente principalmente hacia el par de cables que ofrezca la impedancia más baja (mejor coincidencia ) para la frecuencia que se alimenta. Si los distintos pares de dipolos tienen casi la misma longitud, de modo que los anchos de banda de sus respectivas frecuencias de resonancia se superponen, la antena compuesta mostrará un ancho de banda adaptado continuo más ancho que cualquier dipolo. Si las longitudes de los pares de dipolos difieren más ampliamente, de modo que sus anchos de banda de frecuencia resonante no se superpongan, el dipolo del ventilador mostrará múltiples frecuencias resonantes distintas, con al menos una resonancia por par.
^ ab La longitud total del alambre enrollado en una hélice en modo axial es al menos una longitud de onda completa y está hecho con solo unas pocas vueltas anchas de alambre, cada una de las cuales tiene una gran fracción de una longitud de onda de diámetro. Por el contrario, un patito de goma ( hélice en modo normal ) es pequeño y está hecho de una sección de alambre cuya longitud total no supera un cuarto de longitud de onda; Es una bobina enrollada apretadamente con muchas vueltas estrechas de alambre, cada vuelta de una pequeña fracción de una longitud de onda de diámetro.
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El mástil del unipolo plegado y los cables del faldón que lo rodean forman una enorme línea de transmisión coaxial vertical que aún es pequeña en comparación con las ondas medias de aproximadamente un cuarto a medio kilómetro de largo para las que normalmente se usa. El mástil central es el conductor central del coaxial gigante, y los cables del faldón actúan como el escudo exterior conductor y diminuto del coaxial gigante. Los cables en la parte superior del faldón que conectan el faldón y el mástil superior cortocircuitan el coaxial, convirtiéndolo en un trozo de carga gigante . Dado que el trozo está en cortocircuito y bajo un cuarto de onda , agrega reactancia inductiva en paralelo con el punto de alimentación. Sin el faldón unipolar, el mástil de tamaño inferior (menos de un cuarto de onda) muestra una reactancia capacitiva molesta , por lo que el diámetro y la longitud del faldón están configurados para hacer que la reactancia inductiva añadida sea suficiente para neutralizar la reactancia capacitiva del mástil desnudo. La cantidad de reactancia inductiva añadida está determinada por la altura del punto de unión y los diámetros relativos del mástil y de toda la columna de alambres del faldón que lo rodean. Para un ajuste fino, el punto de conexión se mueve ligeramente hacia arriba o hacia abajo hasta que el punto de alimentación modificado no muestre más reactancia. Al transmitir, la parte antiparalela equilibrada de las corrientes impulsoras (flujos alineadas e iguales, pero en direcciones opuestas) en el trozo gigante anulan casi toda la radiación de las demás, por lo que en lo que respecta a las ondas de radio, las corrientes equilibradas en el Los trozos gigantes son invisibles. La impedancia desequilibrada diseñada en la antena impulsa otras corrientes desequilibradas, que de hecho son impulsadas por separado tanto por el mástil como por el faldón desde el punto de alimentación. Las partes desequilibradas de las corrientes del mástil y del faldón fluyen en la misma dirección en cualquier momento y las corrientes desequilibradas irradian.
^ El popular diseño de antena "cuádruple" está necesariamente hecho de bucles de onda completa, generalmente dos bucles de onda completa, por lo que no se necesita otra distinción.
^ ab Una antena de medio bucle es diferente de una antena de matriz semicuadrada , a pesar de los nombres confusamente similares y la forma confusamente similar. La distinción más clara entre ellos es que los extremos del semicuadrado no tienen conexión CC a tierra (aunque probablemente estén conectados mediante acoplamiento capacitivo) y el sistema de tierra es opcional; aunque es útil cuando los extremos están cerca del suelo, se puede omitir un sistema de tierra sin pérdidas cuando los extremos del semicuadro están muy por encima del suelo. Por el contrario, cada uno de los extremos del medio bucle debe estar en cortocircuito a un sistema de tierra, y los sistemas de tierra son obligatorios para que funcione.
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El límite de tamaño superior para bucles de transmisión pequeños es 1 /2onda, pero la adaptación de impedancia cuando se acerca a ese límite superior se vuelve cada vez más difícil. Bucles entre 1 /2Una onda y una onda completa son ciertamente posibles, pero requieren carga inductiva y se parecen más a un bucle completo acortado y cargado .
^ ab Debido a sus formas similares de "espina de pescado", las antenas Yagi-Uda de elementos múltiples y las antenas logarítmicas a menudo se confunden.
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El llamado " elemento parásito " en una antena Yagi-Uda que es un poco demasiado largo para la resonancia refleja la señal del elemento impulsado hacia él, similar a un espejo, y se llama "reflector" . El reflector suele ser el último y más largo elemento del conjunto. Normalmente, sólo hay uno de ellos.
El elemento al lado del reflector (si lo hay) es la fuente de radiación. Se corta a una longitud resonante y es la única parte de la antena conectada a la línea de alimentación, y se denomina "elemento impulsado" o, raramente, "radiador" o "elemento radiante" .
Los elementos más allá del elemento impulsado son ligeramente más cortos que la longitud resonante y aumentan la intensidad en la dirección de avance de las ondas de radio que pasan a través de ellos, de manera similar a una lente de enfoque; se les llama "directores" ; puede haber varios o ninguno (por ejemplo, un rectángulo de Moxon ). Agregar más elementos directores (con sus longitudes disminuyendo a medida que aumenta la distancia desde el elemento impulsado) hace que las ondas radiadas desde el elemento impulsado se concentren en un haz cada vez más estrecho.
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El ancho de banda utilizable de una antena Yagi-Uda suele ser solo de un pequeño porcentaje, pero existen diseños compuestos más elaborados que pueden aliviar esta limitación. [ cita necesaria ]
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Cuando una antena helicoidal tiene aproximadamente 10 vueltas o más, cada vuelta tiene una longitud de onda completa, entonces es una forma de antena de onda viajera. Si solo tiene unas pocas vueltas (o solo una) y la circunferencia total de las vueltas es una o algunas longitudes de onda, entonces es una especie de antena de cuadro grande.
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A pesar de parecer una contradicción lógica, una antena enterrada a poca profundidad puede recibir ondas de radio , y para frecuencias por debajo del HF medio (donde recibir una señal fuerte no es una alta prioridad, debido al ruido de radio generalizado o "estático") a poca potencia de señal absorbida en el suelo no es demasiado importante. Otro incentivo es que la "construcción" mediante enterramiento es una manera particularmente práctica de colocar una antena en las ondas hectométricas y bajas bajas , donde las antenas de media onda pueden tener más de un cuarto de milla de largo (medio kilómetro), e incluso un De todos modos , una antena instalada a la altura de un edificio de dos pisos permanece sólo a una pequeña fracción de una longitud de onda sobre el suelo. Los aficionados que experimentan en la banda de 136 kHz incluso han utilizado la propia tierra como cable de antena virtual conectando extremos opuestos de una línea de alimentación a dos varillas de tierra colocadas muy separadas. [14]
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La forma y la longitud de un cable "aleatorio" están determinadas por el espacio disponible, las ubicaciones y la cantidad de posibles puntos de conexión elevados, y hasta dónde puede llegar la longitud total disponible del cable. No está dispuesto en una única línea recta en una dirección planificada y, por lo general, no se recorta a ninguna longitud particular (resonante). Una antena de cable aleatorio generalmente tiene un patrón de radiación complicado, con varios lóbulos en ángulos variables para cada segmento de cable, en diferentes direcciones para cada uno, que dependen de la frecuencia y la longitud del segmento.
Referencias
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