Las Antenas y sus principales características

Antes de comenzar a hablar sobre las antenas y su comportamiento, primero sería lógico tocar el tema de propagación de las ondas, para luego sí poder comprender el funcionamiento de las mismas. Las ondas que se utilizan en radio se propagan a la misma velocidad de la luz (300.000 km. p/seg.). Estas ondas, al igual que las ondas luminosas, pueden reflejarse o refractarse. La reflexión puede producirse, bien sea sobre capas ionizadas de la atmósfera, o bien sobre objetos que presentan una diferencia de constante dieléctrica respecto al medio circundante.

La dirección de la onda reflejada depende el ángulo con el que la onda incidente ataca las capas ionizadas. Así pues, cuando un haz de ondas encuentra las capas ionizadas, hay reflexión o refracción según sea el valor del ángulo de incidencia. En el primer caso la onda vuelve al suelo; en el segundo caso no puede volver a él, a no ser que se refleje seguidamente en una capa conductora más elevada.

Ahora bien, luego de esta pequeña introducción trataré el tema específico diciendo que: la antena es un dispositivo que, alimentado con energía de alta frecuencia, radia esta energía al espacio en forma de ondas electromagnéticas (antena de emisión) o que, situado en un campo de ondas electromagnéticas, se hace sede de energía de alta frecuencia (antena de recepción). Como es de suponerse, toda antena se encuentra unida al aparato transmisor y/o receptor, por intermedio de una línea denominada líneas de transmisión. Las más utilizadas son: línea de dos hilos paralelos y línea coaxial. Una línea de hilos paralelos se compone de dos hilos regularmente separados y tiene dimensiones geométricas bien definidas, a saber: diámetro de los hilos y separación de los hilos entre los ejes (siendo constantes estas cantidades a todo lo largo de la línea).

Indudablemente existen diferentes formas caseras de fabricar una antena, y ni que hablar de las comerciales, que simplemente debemos de armarlas y sentarnos a realizar nuestros contáctos. Yo en lo personal soy amante de un estilo de antena denominada dipolo, y que a pesar de ser muy sencilla y económica en su construcción, en lo personal me han dado grandes satisfacciones. La misma consta simplemente de un hilo de largo determinado (según la frecuencia de trabajo que se acostumbre usar en determinada banda) unidos en su centro por la línea de transmisión. Con respecto a su colocación o ubicación, la misma se puede instalar paralela al suelo, a una altura no menor de los 5 metros, en "V" invertida, con su centro a no menos de 6 metros sobre el nivel del suelo y sus extremos a no menos de un metro y medio del mismo, o (como yo tengo las de media y alta frecuencia)en slooper, o sea a 45º de su eje de sostén.

El cálculo de una antena puede parecer pretencioso, pero de no ser así, jamás llegaríamos a obtener un radiante que deba resonar a una frecuencia dada. Una vez establecida la antena, podremos comprobar si resuena efectivamente en la frecuencia calculada y, en caso contrario, podemos hacer los ajustes finales, subiendo a la azotea, pinza cortante en mano, cortando o alargando según corresponda.

La fórmula que sigue y que da la longitud en metros (corresponde a una semi onda), tiene en cuenta el hecho de que la antena puede vibrar en la frecuencia deseada, bien sea en fundamental o bien en armónico:

L=142.5 dividido f = X

de donde se deduce que " f " es la frecuencia que pretendemos trabajar y " X " el largo total del elemento irradiante de la antena a ser utilizada.

Es prudente dar a la antena una longitud mayor que la calculada, pues es más fácil acortar un hilo que alargarlo. Tengan la precaución de medirla por lo menos un par de veces, a los efectos de evitar cualquier tipo de error. La longitud depende de la naturaleza del conductor que constituye la antena, de su diámetro y por supuesto, de la frecuencia.

Hay que tener en claro una cosa: toda antena NO RESUENA en una frecuencia única, sino en una cierta banda de frecuencias más o menos extendida a ambos lados de la resonancia, y ello acompañado de un debilitamiento despreciable. La antena no es otra cosa que un circuíto sintonizado análogo a los circuitos de HF o MF de los receptores; como ellos, tiene una curva de resonancia más o menos puntiaguda, según sean las pérdidas y el sistema adoptado.

LA ANTENA DOBLETE O DIPOLO. El término " doblete " es un poco inexacto, pero nosotros englobaremos en este mismo vocablo los dos sistemas de alimentación de una antena de media onda en el centro.

La impedancia en el centro de una antena de media onda normalmente despejada y a una altura de unos 10 metros sobre el suelo es muy próxima a 73 ohmios. Así, si se adapta al centro de un ramal radiante de media onda una línea de alimentación de 73 ohmios de impedancia, la antena funcionará en condiciones ideales. No nace ninguna onda estacionaria, y las pérdidas son muy reducidas.

LA ANTENA EN V INVERTIDA. No se trata aquí de una antena original por su principio, pero sí interesante y cómoda por su instalación y por su rendimiento. De hecho no es más que un dipolo cortado en media onda y cuyo centro está suspendido en un punto alto (cima de un soporte o mástil), y cuyos extremos se llevan al suelo para apoyarse cada uno en una estaca clavada en la tierra o sujetarse de algún otro elemento. La distancia entre los dos puntos de sujeción se ha de determinar de tal modo que el ángulo entre los dos hilos en la cumbre sea sensiblemente como mínimo de una ángulo recto, sin pasar de 120º.

Debe observarse que un dipolo convenientemente cortado y resonante, por consiguiente, en una frecuencia dada, no puede transformarse en un dipolo en v invertida sin retoques previos, Los extremos presentan con el suelo una capacidad no despreciable que reduce su frecuencia. Por ello hay que reducir igualmente la longitud del hilo en cada extremo hasta llegar a la sintonía deseada, u obtener el mayor porcentaje posible de ondas estacionarias. A causa del pliegue de la antena sobre sí misma y de su separación irregular del suelo, la impedancia en el centro se sitúa cerca de los 50 ohmios.

Las ventajas de esta antena, son de 3 órdenes:

LA ANTENA MULTIDOBLETE. Es un multidoblete porque está formada por un cierto número de elementos de media onda reunidos en su centro, a razón de uno por banda. Una sola línea de alimentación de 70 ohmios es suficiente para unir el conjunto al emisor. Es, pues, más propiamente hablando, una antena múltiple alimentada por una sola línea de transmisión.

ANTENA MULTIBANDA REALIZADA EN CINTA DE 300 OHMIOS. Una realización cómoda puede hacerse a partir de una línea de transmisión de líneas paralelas. Se empieza por cortar un trozo de cinta de longitud correspondiente a la longitud de onda más elevada a partir de un dipolo doble, alimentado en su centro por intermedio de un bucle. Partiendo de una longitud de 40 m. para la banda de 80 metros como primera banda, estando la alimentación hecha en el centro exacto, se cortará simultáneamente en cada extremo una misma longitud, primero diez centímetros por 10 centímetros, y después centímetro a centímetro, hasta obtener la resonancia exacta. Así el conductor superior será afectado a la banda de 80 m., por ejemplo. El otro conductor será reducido, al tiempo, que se suprimirá el aislante hasta que conserve una longitud de 20,25 m. aproximadamente, que corresponde a una frecuencia de resonancia de 7.06 Mhz. , lo cual no impide al primero seguir resonando en 3,65 Mhz. . Sólo queda alimentar en el sitio del bucle por intermedio de un cable coaxial de 75 ohmios para disponer de una antena tribanda, pues el dipolo de 7 Mhz. funciona igualmente en tres semiondas, si bien la resonancia sea un poco elevada, y aún puede radiar bastante adecuadamente en 21 Mhz.

LA ANTENA DELTA. Verdaderamente la expresión " antena delta " es inexacta, aunque sea de uso corriente. Debería decirse: antena de media onda atacada en delta. El ramal radiante se calcula del modo clásico, partiendo de la fórmula ya familiar. Si bien la línea puede tener una longitud cualquiera en absoluto, las dimensiones del trapecio se calculan. Para una línea de 600 ohmios, se tiene, en metros:

AB = 150 k/F con F en Mhz. k = 0,24 entre 3 y 28 Mhz. y 0,23 para más de 28 Mhz. H = 45/F

Cálculo práctico de una antena delta para la banda de 40 metros : frecuencia elegida 7.100 Mhz.

AB = 150 dividido 7,1 y el total multiplicado X O,24 = 5,05 m.

H = 45 dividido 7,1 = 6,34 m.

LA = LB = 6.73 metros

LA ANTENA Q. Sabemos que una antena de media onda presenta en su centro una impedancia próxima a 73 ohmios, pero normalmente las líneas de alimentación dan lugar a pérdidas bastante importantes. El ideal es la línea de 600 ohmios, pues no dá lugar a pérdidas excesivas óhmicas y por capacidad. Se ha tratado, pues, de alimentar la antena media onda por una línea de 600 ohmios utilizando un transformador de impedancia. Este transformador se realiza con ayuda de un cuarto de onda hecho de dos tubos paralelos mantenidos a distancia fija por separadores aislantes de esteatita. La separación ha de ser tal que la distancia entre los centros de los tubos sea igual a tres veces su diámetro. Se emplean tubos de aluminio ligero, pues el peso de estos tubos, de los aislantes y de la línea de 600 ohmios , tiende a crear un ángulo entre las dos mitades de la antena de media onda. Por otra parte, hay que bloquear los separadores y los tornillos que aseguran las conexiones, porque el viento hace fuerte presa en los tubos y tiende a desbloquear el conjunto.

Esta antena da los mismos resultados que una de media onda correctamente alimentada.

LA ANTENA " J ". Esta antena debe su nombre a su forma, que se parece, cuando es vertical, a la letra J. Se compone de una media onda terminada por un transformador de impedancia análogo al de la antena Q. Se tiene, pues, un ramal de tres cuartos de onda y un cuarto de onda paralelo al último cuarto. La antena J puede ser atacada por una línea de baja impedancia o por una línea de 600 ohmios, a condición de situar correctamente los puntos de únion de la línea de alimentación. ¿cómo se regula esta antena? Primero hay que regular el ramal radiante. Para ello, se desplaza sobre los dos tubos o sobre los dos hilos paralelos una barrita de cortocircuito provista de un medidor de HF, y se regula la posición del cortocircuito de modo que se obtenga la máxima corriente.

Esta antena sólo se utiliza en ondas inferiores a 10 m. , en general es vertical y tiene la ventaja de poder ser puesta a masa en el emplazamiento del cortocircuito.

ANTENAS LARGAS. Se llama antenas largas a las antenas cuya longitud representa varias longitudes de onda. Cuanto más aumenta el número de longitudes de onda, más aumenta la resistencia de radiación y más aumenta la ganancia en la dirección privilegiada, que es próxima a la del hilo.

Una antena de onda entera tiene una resistencia de radiación de 90 ohmios; una antena de tres semiondas tiene 102 ohmios; una antena doble onda tiene cerca de 110 ohmios y, finalmente, una antena de diaz longitudes de onda alcanza unos 160 ohmios. La ganancia en la dirección privilegiada aumenta con la longitud. Una antena larga en dirección este-oeste permite un tráfico interesante con los cuatro continentes en condiciones de máxima ganancia y, por los pequeños lobulos auxiliares, permite llegar bien incluso a las comarcas que están fuera de las direcciones privilegiadas.

ANTENA DE BANDA LARGA DE CABLE COAXIAL O ANTENA BAZOOKA ( 3,5 MHZ). Este tipo de antena, conocido en EEUU con el nombre de " doble Bazooka ", no es otra cosa que una longitud de cable coaxial que resuena en media onda en el centro de la banda de trabajop elegida, alimentada en su centro por una línea coaxial de cualquier longitud. En realidad, la parte radiante está constituida por la funda del cable que se comporta como un dipolo de media onda y el alma constituye dos secciones de cuarto de onda que presentan una reactancia elevada en la resonancia pero que decrece al alejarse. De ello resulta un ensanchamiento notable de la banda pasante, lo cual es particularmente interesante en las bandas de frecuencias bajas como los 3,5 Mhz., cuya extensión representa un 10% de la frecuencia nominal.

ANTENAS " LEVY " Y " ZEPPELIN ". Existen dos tipos de antenas de este género: la antena "Zeppelin", compuesta de una parte radiante alimentada en el extremo por una línea de hilos paralelos de la clase de 600 ohmios, y la antena "Levy", en la cual la alimentación tiene lugar en el centro con ayuda de una línea de alimentación del mismo tipo que el utilizado para la antena "Zeppelin".

ANTENAS DE CUARTO DE ONDA. Estas antenas serán valiosas donde falte espacio para instalar una antena de media onda. Colocadas verticalmente cerca del suelo, se ven por reflexión en el suelo, supuesto muy conductor, iguales a una de media onda. Un contrapeso, realizado por conductores enterrados, aumenta la conductibilidad de un mal suelo. Esta antena tiene una resistencia de radiación igual a la mitad de la de una de media onda, o sea entre 30 y 36 ohmios, según el grosor de los conductores de que esté hecha. Se podrá alimentarla por acoplamiento a un circuito resonante en serie o con transformadores de cuarto de onda.

ANTENA MULTIBANDA DE TRAMPILLAS. Esta antena, facilmente realizable por el aficionado, permite un funcionamiento muy ortodoxo en todas las bandas sin ninguna sintonización. Se alimenta en el centro por intermedio de un cable bifilar o de 75 ohmios, y su longitud física sólo exige un espacio libre de 35 metros. La antena comprende esencialemente un hilo de 33 m. de longitud, cortado convenientemente por dos trampillas adecuadamente sintonizados y dispuestas a igual distancia del centro, cuyo principio ha sido aplicado tan inteligentemente en la antena comercial "Mosley".

ANTENAS EN BUCLE O "LOOP". Las antenas bucle, cuadro o loop están constituídas esencialmente por una cierta longitud de hilo cerrada sobre sí misma de modo que se reúnen los extremos, cualquiera sea la forma del bucle, que puede ser un triángulo, un cuadrado, un rombo, un rectángulo o un círculo. Las múltiples posibilidades permiten la mayor fantasía en la utilización de puntos de amarre; chimeneas, árboles, puntas de mástiles, etc.

Muy bien, como dije anteriormente, éstas son algunas y las más usadas antenas caseras, con la cual nosotros podremos experimentar, pero reitero también que existen un sin número de antenas comerciales, aún de las yá enumeradas, que nos permitirá trabajar las diferentes bandas como corresponde. Eso depende de la cantidad de dinero de que uno disponga, y por supuesto, de la cantidad que esté dispuesto a invertir en su estación, aunque a mi entender ( y por supuesto de muchas otras personas), la parte fundamental para una transmisión - recepción es nuestro parque de antenas.

Antes de finalizar con el tema de antenas, me gustaría explicar un último punto, y el mismo es el que corresponde a las ganancias de las mismas.

Toda antena es directiva, y presenta una o varias direcciones de radiación máxima (en la antena vertical, en el plano horizontal lo son todas las direcciones). Para la antena de media onda horizontal, la dirección favorecida es la perpendicular a la antena.

La ganacia de una antena es la relación que existe entre el campo medido en la dirección de radiación privilegiada y el que daría una antena que sirve de referencia, situada en el mismo sitio y radiando la misma potencia. El campo se mide en voltios por metro. La razón de los campos da la ganancia en tensión. El cuadrado de esta razón es la ganancia en potencia. Se expresa en general en decibelios. Aumentar la ganancia de una antena supone concentrar las radiaciones, dispersas en todos los azimutes, en un ángulo sólido restringido.

La ganancia en una dirección se obtendrá en detrimetro de la radiación en otra dirección. Ello no tiene nada que ver con el rendimiento de la antena. Si una antena radia 100 vatios repartidos en todas direcciones, la intensidad del campo en cada punto será menos intensa que si estos 100 vatios estuvieran concentrados en un haz estrecho y se midiera el campo en el interior del haz.

Se toma a menudo la radiación de la antena de media onda como base de comparación. Una antena que tenga, con relación a una de media ondas, una ganancia de 20 decibelios, dará en la dirección privilegiada una ganancia en tensión de 10 y en potencia de 100, y equivaldrá, sólo para la dirección privilegiada, a una antena de media onda que radie una potencia 100 veces mayor.

 

 

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