Antena omnidireccional

Antena de radio que envía señales en todas direcciones.

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

En radiocomunicaciones , una antena omnidireccional es una clase de antena que irradia igual potencia de radio en todas las direcciones perpendiculares a un eje ( direcciones azimutales ), con una potencia que varía con el ángulo con respecto al eje ( ángulo de elevación ), disminuyendo a cero en el eje. ^{[1] [2]} Cuando se representa gráficamente 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 igual potencia en todas direcciones, teniendo un patrón de radiación esférico . Las antenas omnidireccionales orientadas verticalmente se utilizan ampliamente para antenas no direccionales en la superficie de la Tierra porque irradian por igual en todas las direcciones horizontales, mientras que la potencia radiada disminuye con el ángulo de elevación, por lo que se dirige poca energía de radio hacia el cielo o hacia la Tierra y se desperdicia. . Las antenas omnidireccionales se utilizan ampliamente para antenas de radiodifusión , ^[3] y en dispositivos móviles que utilizan radio como teléfonos móviles , radios FM , walkie-talkies , redes informáticas inalámbricas , teléfonos inalámbricos , GPS , así como para estaciones base que se comunican con radios móviles, como despachadores de policía y taxis y comunicaciones aéreas.

Tipos

"Patrón de radiación de una antena monopolo de 3λ/2 ". Aunque la radiación de una antena omnidireccional es simétrica en direcciones azimutales, puede variar de forma complicada con el ángulo de elevación, teniendo lóbulos y nulos en diferentes ángulos.

Los diseños de antena omnidireccional más comunes son la antena monopolo , que consta de una varilla conductora vertical montada sobre un plano de tierra conductor , y la antena dipolo vertical , que consta de dos varillas verticales colineales. Tanto el monopolo de cuarto de onda como el dipolo de media onda tienen patrones de radiación verticales que consisten en un único lóbulo ancho con radiación máxima 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 octavas ondas, con una longitud de onda, también es popular porque a esa longitud un monopolo irradia la 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 de disco , el radiador de mástil , la antena de cuadro horizontal (a veces conocida coloquialmente como "antena circular" debido a la forma) y la antena de halo .

También se pueden construir antenas omnidireccionales de mayor ganancia. "Mayor ganancia" en este caso significa que la antena irradia menos energía en ángulos de elevación más altos y más bajos y más en direcciones horizontales. Las antenas omnidireccionales de alta ganancia generalmente se realizan utilizando conjuntos de dipolos colineales . Consisten en múltiples dipolos de media onda montados colinealmente (en 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 Franklin Array utiliza secciones cortas de media longitud de onda en forma de U cuya radiación se cancela en el campo lejano para llevar cada sección dipolo de media longitud de onda a la misma fase. Otro tipo es la antena omnidireccional de microcinta (OMA). ^[6]

Análisis

Antena bicónica VHF-UHF con polarización vertical de 170 a 1100 MHz con patrón de plano H omnidireccional

Los patrones de radiación omnidireccional son producidos por las antenas prácticas más simples, antenas monopolo y dipolo , que constan de uno o dos conductores de varilla recta 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 decibelios y el ancho del haz a media potencia (HPBW) basada en el supuesto de una forma de patrón es: ^[7] ${\displaystyle G=eD}$ ${\displaystyle \sin(b\theta )/{b\theta }}$

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

Ver también

• Antena de anillo estrangulador
• antena direccional

Referencias

1. Balanis, Constantino A.; Ioannides, Panayiotis I. (2007). Introducción a las Antenas Inteligentes. Morgan y Claypool. pag. 22.ISBN _ 978-1598291766.
2. Administración Nacional de Información de Telecomunicaciones (1997). Norma federal 1037C: Glosario de términos de telecomunicaciones. Administración de Servicios Generales de EE. UU. págs. O-3. ISBN 1461732328.
3. "Las transmisiones de radio y televisión son omnidireccionales, aunque están lo más enfocadas posible hacia el horizonte, y eso significa mucha difusión": ¿Se pueden captar nuestras señales de televisión 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 colineal coaxial". Transacciones IEEE sobre antenas y propagación . 37 (3): 289–296. Código Bib : 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 microcinta plana omnidireccional". Cartas de Tecnología Óptica y Microondas . 47 (5): 414–8. doi : 10.1002/mop.21187. S2CID  109534272.
7. McDonald, Noel (abril de 1999). "Directividad del patrón omnidireccional en presencia de lóbulos menores: revisada". Transacciones IEEE sobre antenas y propagación . 41 (2): 63–8. doi : 10.1109/74.769693.