TEORIA DE ANTENAS DIPOLOS
del 2013
Arreglos en general La forma mas general en la que se puede conformar un arreglo de antenas.los datos necesarios son el numero de antenas y la frecuencia de operación, además es necesario ingresar para cada antena la longitud, la orientación, el espaciamiento, el desfase y el campo Para un arreglo se debe designar un punto de referencia a partir del cual se ubicaran las antenas. la distancia de separación de cada antena se le introduce con referencia a este punto. La orientación de la antena es un ángulo tomado en sentido horario con respecto al norte. El campo puede ser introducido como un valor de campo en milivoltios mi livoltios por metro, o en forma relativa asignando como 1 el campo máximo y los demás tomarlos como factores de este. Las antenas son una parte muy importante en un sistema de comunicación inalám inalámbri brica. ca. iendo iendo as! as! se han suger sugerido ido varios varios modelos modelos de antena antenas s para para me"orar el desempe#o del sistema, sistema, las mas utili$adas son las de de tipo monopolo y dipolo a su facilidad de construcción, ba"o costo y buenas caracter!sticas de transmisión y recepción %n sistema cuyo medio de transmision es el espacio libre, debe necesaria mente tener dentro de su estructura una antena o arreglo de antena El sistema de radiofucion y televisión se utili$an diferentes tipos de antenas, por lo general se hace uso de paneles, los cuales están formados por arreglos de dipo dipolo los. s. En algu alguno nos s ocas ocasio ione nes s es nece necesa sari rio o tene tenerr dos dos o mas mas siet sietem emas as direct directivo ivos s para para cubrir cubrir la región región desead deseada a y cumpli cumplirr con los reglam reglament entos os de telecomunicaciones. Los arreglos son muy importantes en el análisis de las antenas estos permiten modificar los lobulos de radiación de la radio base seg&n la conveniencia.
Tipos de antenas dipolo:
Antena dipolo.
Las an Las ante tena nas s di dipo polo lo so son n un ti tipo po de antenas qu que e se ca cara ract cter eri$ i$an an po porr un una a ali lime ment nta aci ción ón cen entr tral al emp mple lead ada a para ara tr tran ans smi mittir o re rec cib ibir ir ond ndas as de radiofrecuencia. Prof Profes esor or:I :Ing ng val vallej lejos os Lao Laos s Jaim Jaime e
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Es decir, es un elemento de corriente de longitud h, recorridos por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son peque#as comparadas con la longitud de onda. 'ono$camos cuáles son los tipos de antenas dipolo( Antenas dipolo simple (dipolo de media onda): La mayo mayorr parte parte de las las ante antena nas s con con frec frecue uenc ncia ias s infe inferi rior ores es a 1 )*$ )*$ se comportan como dipolos elementales, dado que a esa frecuencia la longitud de onda es de + metros. En su versión más sencilla, el dipolo consiste en dos dos elem elemen ento tos s cond conduc ucto tore res s rect rectil il!n !neo eos s coli coline neal ales es de igua iguall long longit itud ud,, alimentados en el centro, y de radio mucho menor que el largo.
La longitud del dipolo es la mitad de la longitud de onda de onda de la frecuencia de resona resonanc ncia ia del dipolo dipolo,, y puede puede calcu calculars larse e como como 1-fr 1-frecu ecuenc encia ia /)*$0. /)*$0. El resultado estará dado en metros. causa del efecto de bordes la longitud real será algo inferior, del orden del 2-3 de la longitud calculada.
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La siguiente imagen es un dibu"o de un dipolo elemental, pintado en ro"o esta la el campo el4ctrico y en a$ul el campo magn4tico.
5 aqu! su diagrama de radiación en + dimensiones(
Ejemplo: Para obtener una antena resonante en la 6anda de 1m, a l a frecuencia de 78,2 )*$, el dipolo tendrá teóricamente -,71 metros de largo. En la práctica, el largo real f!sico del dipolo será algo menor, del orden de 9,2-m.
La longitud real del dipolo a la frecuencia de resonancia dependerá de muchos otros parámetros, como el diámetro del conductor, o bien la presencia de otros conductores a proximidad. En el espacio ideal y a una distancia de la tierra mayor a varias longitudes de onda, la impedancia del dipolo simple es de :+ ;hm.
Antenas dipolo V invertida:
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Es un dipolo cuyos bra$os han sido doblados el mismo ángulo respecto del plano de simetr!a.
utores como 6rault y Piat recomiendan que el ángulo de la = no sea inferior a 17 grados, y que los extremos de la = est4n lo más le"os posible del suelo> la proximidad de los extremos a la tierra induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia. El dipolo en = invertida es sumamente apreciado por los radioaficionados que transmiten en expediciones, porque con un simple mástil de unos nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible instalar rápidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.
Esta antena no es más que un dipolo su"eto en el centro y con las puntas más ba"as que 4ste. ?unciona casi igual que un dipolo con las venta"as de que al estar las dos ramas inclinadas se produce una cierta radiación en polari$ación vertical en la dirección de las puntas, con lo que no acusa el efecto de puntas del dipolo. demás, basta un solo soporte en ve$ de dos. 'omo las puntas están más próximas al suelo que en el dipolo, habrá que alargar ligeramente la longitud de cada rama para obtener la resonancia. En esto influirá el tipo de terreno, lo cerca que queden las puntas del suelo y el ángulo que forme la =. El ángulo ideal de la = invertida es 17@ aunque tambi4n se puede hacer de 2@. Aunca se debe colocar un ángulo menor de 2@, ya que el rendimiento disminuye considerablemente.
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Antenas dipolo doblado: Es un dipolo cuyos bra$os han sido doblados por la mitad y replegados sobre s! mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de + ;hm, mientras que la impedancia del dipolo simple en el vac!o es de :+ ;hm. Está formada por dos elementos( uno se alimenta en forma directa, y otro posee acoplamiento inductivo en los extremos. 'ada elemento tiene media longitud de onda de largo pero, como puede pasar corriente por sus esquinas, hay una longitud de onda completa de corriente en la antena.
Es una estructura formada por dos dipolos paralelos, cortocircuitados en su extremo. %no de ellos se alimenta en el centro con un generador. El dipolo doblado se puede descomponer en el modo par o modo antena, con la misma alimentación en los dos bra$os, y el modo impar o modo l!nea de transmisión, con dos generadores con signos opuestos.
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Las corrientes totales son la suma de las corrientes en los dos modos
El modo impar equivale a dos l!neas de transmisión en cortocircuito, alimentadas en serie. unque no contribuye a la radiación, s! afecta la impedancia a la entrada. La impedancia de una l!nea de transmisión de longitud *, terminada en cortocircuito es(
La corriente del modo impar del dipolo doblado es
El modo par de la l!nea de transmisión equivale a dos dipolos paralelos, alimentados con la misma tensión.
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La impedancia mutua de dos dipolos cercanos tiende a la impedancia de un dipolo aislado
La corriente total es la suma de las dos corrientes
La impedancia de entrada total es
El dipolo doblado equivale a un dipolo simple con un transformador de relación de tensiones 7(1 conectado a su entrada.
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El circuito equivalente es dos impedancias en paralelo, de comportamiento reactivo opuesto /l!neas de transmisión en cortocircuito y en circuito abierto0.
El ancho de banda del dipolo doblado es superior a la del dipolo simple, debido a que las reactancias se compensan. En el caso particular de
el dipolo doblado presenta una impedancia de entrada cuatro veces mayor que la del dipolo aislado.
y que la potencia a la entrada de los dos dipolos es id4ntica
lo que nos lleva de nuevo a
En conclusión, un dipolo doblado, equivale, desde el punto de vista de radiación a un dipolo simple con corriente de valor doble, e impedancia 9 veces. Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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Antenas dipolo de brazos plegados: Es un dipolo cuyos bra$os tienen una peque#a parte del extremo parcialmente plegada. Eso hace que se economice espacio, a costa de sacrificar parcialmente la eficiencia del dipolo.
Antenas dipolo eléctricamente acortado: %n segmento de cada bra$o /por e"emplo, el tercio central0 se reempla$a por un dispositivo f!sico o bobina capa$ de crear una $ona de campo magn4tico uniforme /solenoide0. s!, el dipolo es mucho más corto, pero a costa de sacrificar otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la impedancia y el ancho de banda.
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Sistema de alimentación de antenas %n dipolo plegado tiene una impedancia central de alrededor de + ohmios. Por lo tanto, la forma más sencilla de alimentar una antena de dipolo plegado se utili$a una l!nea de escalera de + ohmios. Bdealmente, un dipolo de media onda se debe alimentar con una l!nea equilibrada adaptar la impedancia teórica de :+ ohmios de la antena. %n dipolo doblado utili$a una l!nea de alimentación equilibrada de + ohmios. )uchas personas han tenido 4xito en la alimentación de un dipolo directamente con un cable coaxial de alimentación en lugar de una l!nea de escalera. in embargo, el coaxial no es sim4trico y por lo tanto no es un alimentador equilibrado. 'uando una antena equilibrada tal como un dipolo es alimentado con una alimentación desequilibrada, corrientes de modo com&n pueden causar la l!nea de irradiar coaxial, además de la propia antena, y el patrón de radiación pueden estar distorsionadas asim4tricamente. Esto puede remediarse con el uso de un balun. En general, entre la antena y el generador o entre la antena y el receptor existe una l!nea de transmisión, y estos elementos no siempre estarán adaptados entre s!. Es por ello que para obtener el máximo rendimiento y ancho de banda de la antena se deberán disponer dispositivos adicionales para conseguir esa adaptación, reali$ar alg&n tipo de modificación o emplear una t4cnica especial en la antena. continuación se describen algunas de las t4cnicas de adaptación. 1)Redes de adaptación e suelen introducir entre la antena y la l!nea de transmisión y entre 4sta y el transmisor o el receptor. unque en principio con una sola red adaptadora entre la l!nea y la fuente ser!a suficiente, no es conveniente que la l!nea est4 muy desadaptada pues las p4rdidas en ella entonces son mayores que cuando está adaptada. Para que las redes no introdu$can p4rdidas deben ser reactivas. Las redes de adaptación más simples son redes en L, formadas por una reactancia en serie y una en paralelo /estas reactancias pueden ser cualquier combinación de condensador y bobina, en cualquier orden0. Las diferentes configuraciones permiten cubrir diferentes márgenes de impedancias para adaptar. ;tras configuraciones muy usadas habitualmente son transformadores y redes en <, en C, en celos!a o la conexión en cascada de varias de estas c4lulas básicas.
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'omo en bornes del generador, $ D $1, ambas corrientes deben ser iguales, podemos hallar una relación entre B1 e B7, y obtener finalmente
ado que la distribución de la corriente depende del punto de conexión del generador, la impedancia de entrada tambi4n dependerá de dicha posición. Emp!ricamente se ha encontrado que la impedancia de entrada es aproximadamente el valor medio de la impedancia de dos dipolos, uno de longitud total
2l1
y el otro
2 l2
)Alimentación en paralelo %na forma de variar la impedancia de entrada de un dipolo es alimentándolo con un generador en paralelo, conectando una l!nea de transmisión a una antena con sus terminales cortocircuitados. La figura siguiente muestra una configuración de este tipo, denominada delta, y su correspondiente modelo
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de l!nea de transmisión. En primera aproximación podemos decir que la reactancia de entrada será el paralelo de una l!nea de transmisión terminada en circuito abierto y otra en cortocircuito. En la figura anterior se muestran otras configuraciones de alimentación que responden a la misma filosof!a, en las que se reali$a la conexión de la malla de un coaxial al punto medio de un dipolo de media onda, aprovechando que el potencial en ese punto es cero. !)"ipolo doblado *emos visto que un dipolo resonante presenta una impedancia de entrada del orden de :- F por lo que está, en consecuencia, bien adaptado a los valores de impedancia caracter!stica habituales en cables coaxiales /-G:- F0. %n tipo de l!nea de transmisión empleado, sobre todo en los primeros tiempos de la <=, es la l!nea bifilar, cuya impedancia habitual es del orden de + F, con lo cual se necesitar!a un transformador para adaptar la antena a la l!nea. Para evitar el uso de transformadores se utili$a ampliamente una estructura derivada del dipolo y que reali$a ella misma la transformación de impedancias, es decir, presenta una impedancia de entrada cuatro veces mayor que la del dipolo. La figura muestra un dipolo doblado, cuyo análisis de corrientes e impedancia puede reali$arse por superposición de los modos presentados.
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En el primer modo se tienen dos dipolos en λ7, alimentados con el mismo generador, y situados paralelos y muy próximos. El segundo modo corresponde a las corrientes y las tensiones en una l!nea de transmisión, por lo que no contribuirá a la radiación pero s! a variar el nivel de impedancia en la entrada debido al valor de la corriente I 7. Para el modo radiante tenemos
donde Z 11 es la impedancia de un dipolo en λ7 aislado y Z 11H la impedancia mutua entre dos dipolos en λ7 muy próximos. 'omo por simetr!a las corrientes en los dos dipolos han de ser iguales y Z 11H tiende a Z 11 al tender la separación a cero, se tiene una relación entre tensiones y corrientes
En el modo equilibrado de l!nea de transmisión se tiene un generador con una l!nea de longitud λ9 acabada en cortocircuito, por lo que la corriente I 7 en bornes del generador valdrá . La relación entre V e I en la antena inicial vendrá dada por la suma de los modos, con I D I 1II 7, por lo que la impedancia de entrada del dipolo doblado es cuatro veces la del dipolo simple. l igual que 4ste, el dipolo doblado se suele hacer ligeramente más corto para eliminar la componente reactiva de la impedancia de entrada. ;tra venta"a del dipolo doblado es su comportamiento con la frecuencia. frecuencias inferiores a la de resonancia el dipolo presenta un bra$o menor de J9, por lo que la reactancia en el modo radiante será capacitiva mientras que en el modo de l!nea de transmisión será inductiva, y se producirá una compensación. frecuencias superiores a la de resonancia el comportamiento es el inverso y se produce tambi4n esa compensación, por lo que el ancho de banda del dipolo doblado es mayor que el del dipolo simple. #)Simetrizadores $ trans%ormadores *asta ahora nos hab!amos preocupado de cómo adaptar la impedancia de la antena a la de la l!nea o el generador. Pero un problema tambi4n muy Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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importante es cómo pasar de una l!nea que está equilibrada a una no equilibrada. %na l!nea equilibrada es aquella en la que los dos conductores que la forman se encuentran al mismo potencial pero con signo cambiado respecto a tierra, como ocurre en la l!nea bifilar. %na l!nea no equilibrada es la que tiene los dos conductores a distinto potencial, por e"emplo uno de ellos conectado a tierra, situación que se da en los cables coaxiales. %n dipolo alimentado en su centro es tambi4n una estructura equilibrada. 'uando se conecta un dipolo a un cable coaxial se da la situación representada en la figura /a0, con corrientes diferentes en los bra$os del dipolo. Esta diferencia de corrientes la provoca la existencia de una corriente circulando a tierra por el exterior de la malla del cable coaxial. El desequilibrio de corrientes en los bra$os del dipolo introduce anomal!as en el diagrama de radiación y en la impedancia de entrada. Las corrientes en los bra$os pueden descomponerse en una parte sim4trica y otra antisim4trica /Is, Ia0 mediante las relaciones
de las que resulta que la corriente a tierra It es el doble de la parte antisim4trica /It D 7 Ia0. En la figura /b0 se representan estas corrientes y la superposición de generadores equivalentes que las originan. Es de destacar que la distribución de corrientes sim4tricas en el dipolo es la de un modo radiante,mientras que la de las antisim4tricas es la de una l!nea de transmisión. En el modo radiante /?igura Gc0, no hay corriente a tierra y las l!neas de campo se cierran yendo de un bra$o del dipolo al otro. Por el contrario, las corrientes antisim4tricas se cierran por tierra /?iguraGd0. El conocimiento de las impedancias caracter!sticas de las l!neas, longitudes e impedancias terminales permitir!a en cada caso concreto calcular las corrientes en ambos modos. Ao obstante, desde el punto de vista de radiación, es evidente que lo deseable es que no exista desequilibrio en las corrientes en el dipolo, es decir Ia D , lo que es equivalente a exigir que no haya circulación de
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coaxial conectada a masa. El hecho de que uno de los bra$os de la antena tenga una conexión directa a tierra provoca una asimetr!a en la estructura y una diferencia en las corrientes que circulan por los bra$os de la antena. %na solución para simetri$ar la estructura es hacer que los caminos a tierra desde ambos bra$os sean iguales, tal como indica la figura /b0. e esta manera, por la simetr!a del con"unto, las corrientes en los bra$os de la antena deben ser iguales, as! como las corrientes que desde los extremos del generador se derivan a masa, pero estamos cortocircuitando la alimentación. En realidad lo que se ha hecho es colocar una l!nea de transmisión en paralelo con el generador y cortocircuitada en su extremo, con lo que desde el generador se verá una impedancia que será elparalelo de la de la antena y la de la l!nea de simetri$ación. Para evitar cortocircuitar el generador, si se hace que la l!nea sea de longitud J9, en su extremo se tendrá un circuito abierto y las corrientes se anularán. *ay que hacer notar que, aunque la longitud de la l!nea de simetri$ación no sea λ9 /?igura cc0, la estructura sigue siendo sim4trica, por lo que las corrientes en los bra$os de la antena seguirán siendo iguales. El problema es que entonces las corrientes en la l!nea var!an la impedancia vista desde el extremo del cable coaxial.
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%n e"emplo de este tipo de balun está indicado en la figura dd. Para simetri$ar la estructura se conecta el terminal del vivo del coaxial a un tro$o de coaxial, del que sólo empleamos su malla, que se "unta con la malla del coaxial de alimentación en un punto situado a λ 9 del extremo. %na simplificación del mismo balun es el de la figura ee, en donde los tro$os de l!nea de simetri$ación están constituidos por la misma malla del cable coaxial en la que se ha reali$ado una ranura de longitud λ9. 'omo antes, los caminos desde los puntos de alimentación de la antena a tierra son id4ntico
A&'*TAR A +* "',-&- .-* /A&+*S %n dipolo es una antena sim4trica, ya que se compone de dos elementos sim4tricos sin conexión a tierra. Por lo tanto, funciona me"or cuando se alimenta por una l!nea de transmisión equilibrada, tal como una l!nea de escalera. 'uando un dipolo con una l!nea de alimentación desequilibrada, tales como cable coaxial se utili$a para la transmisión, el lado de blinda"e del cable, además de la antena, irradia. Esto puede inducir corrientes de radiofrecuencia en otros equipos electrónicos cerca de la l!nea de alimentación de radiación, causando interferencias de K?. demás, la antena no es tan eficiente como podr!a ser debido a que está irradiando más cerca del suelo y su patrón de radiación puede estar distorsionado asim4tricamente. frecuencias más altas, donde la longitud del dipolo se convierte en significativamente más corto que el diámetro del alimentador coaxial, esto se convierte en un problema más importante. Para evitar esto, dipolos alimentados por cables coaxiales tienen un Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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balun entre el cable y la antena, para convertir la se#al no balanceada proporcionada por el cable coaxial a una se#al sim4trica equilibrada para la antena. Existen varios tipos de baluns se utili$an com&nmente para alimentar una antena dipolo( baluns actuales y coaxial. e pueden hacer usando n&cleos de ferrita toroidales o incluso desde la propia l!nea de alimentación coaxial. La elección del n&cleo toroidal es crucial. %na regla de oro es( cuanto más poder cuanto más grande es el n&cleo. /alun actual: %n balun de corriente se compone de dos devanados que están estrechamente acoplados. /alun coa0ial: %n balun coaxial es un m4todo rentable de eliminar la radiación del alimentador, pero se limita a un con"unto limitado de frecuencias de funcionamiento. anga balun: En las frecuencias de =*?, un balun manga tambi4n puede ser construido para eliminar la radiación del alimentador. l %amoso balun l balance La palabra balun es una contracción de 6Lanced to %Abalanced transformer, es decir, transformador de balanceado a desbalanceado. Entonces lo me"or es partir por comprender a qu4 se refiere exactamente este concepto del balance. Pensemos en una antena dipolo extendida, resonante en la frecuencia deseada, y flotando libremente en el espacio infinito. Para alimentar esta antena, debemos conectar entre sus dos polos una fuente de radiofrecuencia /transmisor0. Este aplica una tensión de radiofrecuencia entre los polos. eg&n la impedancia de la antena, en este caso unos :+ F, la antena toma una cierta corriente. Por e"emplo, si el transmisor le aplica 1 =, entonces la antena tomará unos 1.+: , lo cual representa una potencia de 1+: M.
La tensión se aplica obviamente entre los dos polos, y en este caso no tiene sentido hablar de tensión absoluta, ya que no hay otros ob"etos cercanos. Entonces sólo tenemos una tensión relativa, entre los dos polos de la antena, que I=G. La corriente que circula es de la misma magnitud en los dos polos de alimentación, saliendo de uno y entrando en el otro, mediante flechas. Estas condiciones valen durante un semiciclo, para invertirse las polaridades y direcciones en el siguiente semiciclo.
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Por supuesto ocurre lo mismo con cualquier otra antena sim4trica, tal como un cuadro, un delta, una rómbica, el elemento excitado de una 5agi, etc. i ahora ba"amos este sistema antenaGtransmisor a la tierra, y de"amos instalada nuestra antena a una altura normal, entonces 4sta inevitablemente se va a acoplar a la tierra y a otros ob"etos cercanos. En ese caso ya podemos hablar de tensiones absolutas, aplicadas a cada uno de los polos de la antena, respecto a tierra. i ambos lados de la antena están a la misma altura y a la misma distancia del suelo, entonces se van a acoplar a 4l en la misma medida. En ese caso, la antena está balanceada, lo que quiere decir que las tensiones en sus dos polos respecto a tierra deben ser iguales en magnitud pero de polaridad opuesta, y que las corrientes que circulan en los dos polos de la antena son iguales en magnitud y de polaridad opuesta. Esto es entonces lo que define un sistema balanceado(
Kesumiendo lo anterior, la corriente siempre debe ser de magnitud igual y polaridad opuesta en los dos conductores, sin importar que el sistema sea balanceado o no. 5 la tensión aparece entre los dos polos, tambi4n sin importar que el sistema sea balanceado o no. La &nica diferencia es el potencial en que se encuentra la tierra con respecto a los polos( En el sistema desbalanceado, la tierra queda unida a uno de los polos, mientras que en el sistema balanceado el potencial de tierra queda en el punto intermedio entre los dos polos. 'ables Para conducir energ!a en un sistema desbalanceado, se emplea cable coaxial. En 4ste los conductores son distintos, y uno de ellos rodea al otro, apantallándolo contra el mundo cruel. )ientras en un cable paralelo hay tensión y corriente en ambos conductores, en un cable coaxial deber!a haber tensión respecto a tierra sólo en el conductor interior, mientras que el exterior deber!a estar siempre al mismo potencial de la tierra. Para conectar un transceptor con salida coaxial a una antena vertical de un cuarto de onda, que utili$a la tierra como plano reflector, la cosa es simple( Esa Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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antena es desbalanceada, igual que el transceptor, y el cable coaxial se presta muy bien para unir los dos. Pero la pregunta que se hacen muchos es cuál cable usar para conectar un transceptor a una antena dipolo. El cable paralelo /balanceado0 no sirve, ya que la salida del equipo es coaxial /desbalanceada0, y el cable coaxial /desbalanceado0 tampoco sirve, ya que la antena dipolo es balanceada. Nue problema, Ocierto ,roblema con el cable coa0ial )uchos radioaficionados hacen vista gorda de este problema, usan cable coaxial y lo conectan directamente a la antena dipolo. Eso funciona, a pesar de que en principio es incorrecto, pero causa varios problemas. Lo que ocurre es que la antena trata de mantener una distribución balanceada de la tensión en sus polos, mientras que el transmisor, con uno de sus polos conectado a tierra, le hace la contra. 'omo resultado el conductor exterior del cable coaxial queda a potenciales distintos en sus dos extremos. Eso hace que fluya una corriente de K? adicional por el cable, que tiene la misma polaridad en los dos conductores del cable. esta corriente se le llama corriente de modo com&n, a diferencia de la corriente que tiene sentidos opuestos en cada conductor, la cual recibe el nombre de corriente de modo diferencial. Entonces si se usa una antena dipolo alimentada directamente con un cable coaxial, se tendrá los siguientes efectos( •
Ao solamente la antena emite y recibe se#ales, sino tambi4n lo hará el cable, la conexión a tierra, la l!nea de 77=, y todo lo demás que est4 conectado al equipo.
•
La antena quedará operando con menos tensión, y por lo tanto tambi4n menos corriente, en el lado que va conectado a la malla. Esto cambia sus caracter!sticas, afectando el diagrama direccional, la ganancia, la eficiencia, el ángulo de radiación, etc.
•
La radiación del cable coaxial, l!nea a tierra, y todo lo demás, se combina con la de la antena, cambiando a&n más sus caracter!sticas.
•
l emitir se#ales el cable coaxial, cable de tierra, etc, que estan cerca de nosotros en el shacQ, nos exponemos a un alto campo de K?, posiblemente per"udicial para la salud. En cambio si se emite toda la potencia desde la antena solamente, que está más le"os del shacQ, la situación es mucho más segura.
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•
l emitir se#ales desde el cable, etc, tenemos much!simo más riesgo de interferir nuestro computador, o el otro equipo de radio que está al lado, o la <= al otro lado de la pared, etc.
•
l captar se#ales el cable, etc, aumentamos drásticamente la cantidad de ruido recibido, que es generado por fuentes muy cercanas al cable pero más le"anas de la antena /computador, cargadores de celulares, luces fluorescentes, etc0.
•
l interactuar el cable con la antena, veremos diferencias en la K;E cada ve$ que movamos el cable, agreguemos o quitemos algo en el shacQ, etc. Esta es la ra$ón de por qu4 a veces el medidor de K;E marca bien, pero si lo sacamos de la l!nea, el medidor de K;E interno del equipo detecta que la K;E se disparóR La longitud del cable tiene fuerte efecto sobre la resonancia del sistema total, cuando el cable interviene en la radiación.
.omo %unciona un balun %n balun, para las bandas de *?, es t!picamente un simple transformador, o más com&nmente un autotransformador, conectado de una forma que provee el punto medio que la antena dipolo no posee. %n balun simple es 4ste(
e trata de un transformador que tiene dos bobinados, muy bien acoplados entre ellos, conectados en serie. Los dos extremos se conectan al dispositivo balanceado /la antena dipolo en este caso0, y el dispositivo desbalanceado /cable coaxial0 tiene su punto de potencial cero /la malla0 conectado al punto medio del balun, mientras que su lado vivo va a cualquiera de los extremos del balun, compartiendo ese contacto con uno de los lados de la antena. Nueda claro que con esta conexión la malla del cable coaxial queda efectivamente en el punto medio de la antena, que es un punto que no exist!a antes de poner el balun. ebido al buen grado de acoplamiento entre las Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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bobinas del balun, cualquier tensión que apare$ca en el vivo del coaxial, aparecerá con signo opuesto en el otro polo de la antena. La corriente que circula por el lado derecho de la antena pasa por la mitad derecha del balun y ba"a por la malla del coaxial, y es compensada por otra corriente igual que circula por la mitad i$quierda del balun, proveniente del polo vivo del coaxial. l mismo tiempo hay otra corriente igual que circula directamente desde el vivo del coaxial hacia el lado i$quierdo de la antena. Nueda claro entonces que la tensión total aplicada a la antena es el doble de la tensión que viene en el cable coaxial, mientras la corriente que circula en la antena es de la mitad de la que circula en el cable coaxial. e esa forma, este balun no solamente está adaptando el cable desbalanceado a la antena balanceada, sino tambi4n está efectuando una transformación de impedancia, con una relación de 1(9, ya que si con el doble de la tensión circula la mitad de la corriente, la impedancia tiene que haber aumentado en un factor 9. En muchos casos esto es &til, por e"emplo para alimentar dipolos plegados, que tienen + ;hm, desde un cable coaxial de :- ;hm. Pero si vamos a alimentar un dipolo sencillo con un cable coaxial, esto no sirve, ya que el dipolo sencillo tiene aproximadamente la misma impedancia que un cable coaxial. Entonces debemos usar un balun 1(1, es decir, un balun que no transforma la impedancia.
e trata de un autotransformador de tres bobinados, conectados todos en serie. 'on las conexiones indicadas en el dibu"o, la antena queda conectada sobre dos de estos bobinados, y el cable coaxial tambi4n queda sobre dos bobinados. Por lo tanto las tensiones y las corrientes no cambian entre el cable y la antena, es decir, no hay transformación de impedancia. Pero por otra parte la malla del cable coaxial queda en el punto medio de la antena, lográndose as! la correcta adaptación entre la antena balanceada y el cable desbalanceado. n conclusión El propósito de un balun es permitir la conexión de un equilibrio /como un dipolo o elemento0 de una l!nea no balanceada como coaxial que no es
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equilibrado, por lo tanto, el nombre, 6alun. u función es ayudar a eliminar las corrientes de K? que fluye en el exterior del cable coaxial. En las antenas de transmisión, esto se logra mediante la presentación de una alta impedancia /resistencia0, a las corrientes de K? que fluye por fuera del coaxial. Esto obliga a las corrientes en cada lado de un ser impulsado por elementos iguales. Esto es especialmente importante en el ha$ de las antenas, ya que evita la distorsión de la vara del patrón de desigualdad provocada por las corrientes en los conductores. En un simple dipolo, el balun asegura que sea el dipolo el que radie, y no la l!nea de alimentación.
Aplicaciones Del Dipolo =arias de las principales aplicaciones de esta antena básica la vemos en sus derivados los cuales son antenas con otras caracter!sticas y aplicaciones tales como(
&a antena agi Esta antena se utili$a para frecuencias de =*? y %*? que son utili$adas en la transmisión de televisión comercial, las radiostaciones comerciales tambi4n es
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TEORIA DE ANTENAS DIPOLOS
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usada en la aviación, en los 1+: )*$ encontramos a los sat4lites meteorológicos. Entre 1-S )*$ y 1S7 )*$, se encuentra la banda de frecuencias =*? internacional reservada al servicio radio mar!timo. Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radioGtaxis etc. El %*? se utili$a actualmente para el servicio de televisión digital
&a antena Spider/eam ?ue desarrollada como una antena ideal para Kadio y
&a antena o0on Es otro derivado del dipolo fue desarrollada para ser usada en comunicaciones en *? durante la primera mitad del siglo 7, con singular axito. u relación costo, ganancia y facilidad de construcción la hacen una opción muy Profesor:Ing vallejos Laos Jaime
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conveniente.%sando programas de simulación de antenas, la hemos dimensionado para que opere en 7,9 Th$, obteniendo una ganancia ligeramente superior a los S d6i, dentro de todos los canales MB?B
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