Enfasamiento de directivas.
Cuando con una antena directiva no obtenemos toda la ganancia que
deseamos no tenemos más remedio que buscar una más larga, pero hay un límite de tamaño
y también un límite de dinero que estamos dispuestos a pagar por una, así que podemos
optar por enfasar 2 o más antenas.
Antes de "complicarnos" enfasando antenas debemos de tener
claro que es lo que queremos conseguir con ello. En algunas ocasiones resulta más
sencillo y barato comprar o fabricar una más larga que la que tengamos y conseguir
aproximadamente la misma ganancia. Aunque en teoría se debería duplicar la ganancia (+3
dB) cada vez que doblamos el número de antenas, en la práctica no es así. Por lo
general podemos obtener unos 2.7 , 2.8 dB de ganancia al enfasar dos antenas pero 2.5 o
menos cuando enfasamos de 2 a 4. Esto es debido a las pérdidas de los propios enfasadores
que suelen ser de cable coaxial, por lo tanto si buscamos el máximo es muy importante
utilizar el mejor coaxial que podamos tanto en los enfasadores como en la línea de bajada
y procurar evitar los conectores PL y usar N.
Vamos al lio. Podemos empezar por calcular lo que debemos hacer para
acoplar la impedancia. Si tenemos por ejemplo dos antenas de 50 ohms y las alimentamos con
cable de 50 ohms (¿Lógico no?. Pues no) tenemos en la salida 25 con lo que nos daría
unas estacionarias de 2. Pero si alimentamos las antenas con coaxial de 75 ohms tendremos
en la salida 30 y si luego ponemos una línea de 1/4 de onda o cualquier número impar de
1/4 de onda tendremos en la salida 48 con lo que nos daría unas estacionarias no mayores
de 1.1. La impedancia se calcula de la siguiente forma: Por ejemplo: si la antena tiene 50
ohms y el coaxial 75, multiplicamos 50x75 y sacamos la raíz cuadrada y esto nos da la
impedancia a la salida. Aquí va un esquemita:
Para enfasar cuatro podemos hacerlo todo con coaxial de 50 ohms. Ahí
va el esquemita de 4:
Ahora vamos a ver qué separación vamos a darle a las antenas. Cuanto
más separamos las antenas más aumenta la ganancia hasta un punto en que queda constante.
Pero también cuanto más las separamos más grandes se hacen un lóbulos laterales que
aparecen alrededor del principal. El punto en el cual ya no aumenta la ganancia es aquel
en el que los lóbulos laterales están por debajo del principal en -13 dB, esta es la
separación a la que se le suele llamar óptima, pero en algunos casos puede que no nos
interese que estos lóbulos sean tan grandes por lo que deberemos acercarlas y por
consiguiente la ganancia será menor. Para calcular esta separación necesitamos saber la
anchura del lóbulo principal de las antenas que vayamos a utilizar, que se suele medir
como el ángulo en grados a -3 dB osea a media potencia. Muchos fabricantes suelen incluir
este dato en los papeles de la antena. Si no tenemos estos datos podemos utilizar un
programa que se llama Yagimax que si le ponemos las dimensiones de la antena nos calcula
los lóbulos laterales según la separación. Empezad por una separación pequeña e id
aumentando hasta que los lóbulos laterales estén en unos -13 -14 dB. Este programa lo
pueden bajar directamente aquí o ir a cualquier ftp que tengas programas para
radioaficionados.
Yagimax 693.013
bytes
Aquí tienen unos esquemas para calcular la separación si saben el
lóbulo a media potencia
Si no tienen idea de la anchura del lóbulo ni querén
complicarse con el programa, tal vez sirva el siguiente esquema para una
aproximación:
La ganancia que obtendrán con el enfasamiento lo podrán observar en
el siguiente esquema que como podrán ver los 3 dB teóricos no se alcanzan nunca.
Ahora viene lo más delicado de todo, la longitud de las líneas de
enfasamiento.
Estas líneas deben de ser de 1/4 de onda o de cualquier múltiplo
impar de 1/4 de onda sin olvidar el factor de velocidad de las líneas, generalmente
coaxial. Las ondas no se propagan a la misma velocidad por el vacío, por el aire o por el
coaxial. Aquí entra lo que se llama factor de velocidad del coaxial que en muchos casos
suele ser de 0.66. Este es el número por el cual debemos multiplicar la longitud de los
enfasadores una vez sepamos la distancia a la que vamos a poner las antenas, suponiendo
que el factor del cable que uses sea este.
Vamos a poner un ejemplo práctico para aclarar un poco la cosa
Supongamos que enfasamos dos antenas para la frecuencia de 144 Mhz y
las ponemos a 3 metros de distancia. Necesitaremos una longitud de por ejemplo 2 metros de
coaxial en cada enfasador para poder conectarlos (ósea que lleguen). Calculamos una
línea de 1 y 3/4 de onda, sería algo más de 3.5 metros de cable, multiplicamos por el
factor de velocidad del mismo (p.e. 0.66) y tenemos 2.4 metros. Esta será la longitud que
deberemos dar a cada una de las ramas del enfasador. Tened en cuenta que si en una antena
conectamos el vivo en la rama derecha del dipolo y la malla en la izquierda lo debemos
poner igual en todas las que enfasemos.