La antena de pato de goma (o antena de pato de goma) es una antena monopolo eléctricamente corta que funciona algo así como una antena de látigo con base cargada . Consiste en un cable elástico en forma de hélice estrecha , sellado en una funda de goma o plástico para proteger la antena. [1] La antena patito de goma es una forma de antena helicoidal de modo normal .
Antenas eléctricamente cortas como el patito de goma se utilizan en equipos de radio portátiles en frecuencias VHF y UHF en lugar de una antena de látigo de un cuarto de longitud de onda , que es inconvenientemente larga y engorrosa en estas frecuencias. [2] Muchos años después de su invención en 1958, la antena patito de goma se convirtió en la antena elegida para muchos dispositivos de radio portátiles , incluidos walkie-talkies y otros transceptores portátiles , escáneres y otros dispositivos donde la seguridad y la robustez tienen prioridad sobre el rendimiento electromagnético. El patito de goma es bastante flexible, lo que lo hace más adecuado para operación manual, especialmente cuando se usa en el cinturón, que las antenas telescópicas rígidas anteriores.
El término pato de goma proviene de la capa protectora de goma que se ve comúnmente en las radios portátiles y en las radios policiales. [3] Un nombre alternativo se basa en el formato del trozo corto: "antena corta". [4] [5] [6]
Antes del patito de goma, las antenas de las radios portátiles generalmente consistían en antenas de látigo de un cuarto de onda , varillas cuya longitud era un cuarto de la longitud de onda de las ondas de radio utilizadas. [1] En el rango VHF donde se utilizaron, estas antenas tenían 0,6 o 0,9 m (2 o 3 pies) de largo, lo que las hacía engorrosas. A menudo estaban hechos de tubos telescópicos que podían retraerse cuando no estaban en uso. Para hacer la antena más compacta, se empezaron a utilizar antenas eléctricamente cortas , de menos de un cuarto de longitud de onda. Las antenas eléctricamente cortas tienen una reactancia capacitiva considerable , por lo que para hacerlas resonantes a la frecuencia de funcionamiento se añade un inductor ( bobina de carga ) en serie con la antena. Las antenas que tienen estos inductores integrados en sus bases se denominan látigos con base cargada.
El patito de goma es una antena eléctricamente corta de cuarto de onda en la que el inductor, en lugar de estar en la base, está integrado en la propia antena. La antena está hecha de una estrecha hélice de alambre como un resorte, que funciona como el inductor necesario. El cable elástico es flexible, lo que lo hace menos propenso a sufrir daños que una antena rígida. La antena de resorte está además encerrada en una cubierta de plástico o similar a goma para protegerla. El nombre técnico de este tipo de antena es hélice de modo normal . [7] Las antenas de patito de goma suelen tener entre un 4% y un 15% de longitud de onda; [7] es decir, del 16% al 60% de la longitud de un látigo de cuarto de onda estándar.
Debido a que la longitud de esta antena es significativamente menor que una longitud de onda, la apertura efectiva , si fuera 100% eficiente, sería aproximadamente: [8]
Al igual que otras antenas eléctricamente cortas, el patito de goma tiene un rendimiento peor (menos ganancia ) debido a las pérdidas y, por tanto, una ganancia considerablemente menor que un látigo de cuarto de onda. Sin embargo, tiene un rendimiento algo mejor que una antena con carga base de igual longitud. Esto se debe a que la inductancia se distribuye por toda la antena y, por lo tanto, permite una corriente algo mayor en la antena.
Las antenas de patito de goma tienen una ganancia menor que una antena de tamaño completo de un cuarto de longitud de onda, lo que reduce el alcance de la radio. Por lo general, se utilizan en radios bidireccionales de corto alcance donde el alcance máximo no es un requisito. Su diseño es un compromiso entre ganancia de antena y tamaño pequeño. Son difíciles de caracterizar eléctricamente porque la distribución de corriente a lo largo del elemento no es sinusoidal como es el caso de una antena lineal delgada.
Al igual que otros monopolos cortos cargados inductivamente, el patito de goma tiene un factor Q alto y, por tanto, un ancho de banda estrecho . Esto significa que a medida que la frecuencia se aleja de la frecuencia central diseñada para la antena, su ROE aumenta y, por lo tanto, su eficiencia disminuye rápidamente. Este tipo de antena se utiliza a menudo en un amplio rango de frecuencia, por ejemplo, 100–500 MHz, y en este rango su rendimiento es pobre, pero en muchas aplicaciones de radio móvil hay suficiente exceso de intensidad de señal para superar cualquier deficiencia en la antena.
A partir de estas reglas, se puede suponer que es posible diseñar una antena patita de goma que tenga una impedancia de aproximadamente 50 Ω en su punto de alimentación, pero puede ser necesario comprometer el ancho de banda. Las modernas antenas de patito de goma, como las que se utilizan en los teléfonos móviles, están ahusadas de tal manera que es necesario hacer pocos compromisos en el rendimiento.
Algunas antenas de patito de goma están diseñadas de manera bastante diferente al diseño original. Un tipo utiliza un resorte sólo como soporte. El resorte está en cortocircuito. Por lo tanto, la antena es eléctricamente una antena de elemento lineal. Algunas otras antenas de patito de goma utilizan un resorte de material no conductor como soporte y comprenden una antena de conjunto colineal. Estas antenas todavía se llaman antenas de patito de goma, aunque funcionan de manera muy diferente (y a menudo mejor) que la antena de resorte original.
