de antenas (1) Los tipos radio práctica

Transcripción

1 radio práctica Los tipos de antenas (1) Hace algún tiempo publicamos un amplio y muy técnico curso de antenas, que aunque partía de niveles básicos posiblemente contenía conceptos que se escapaban a los más noveles. Este mes iniciamos una serie de trabajos sobre el mismo tema pero partiendo desde conceptos más básicos y quizá más prácticos. POR ÁNGEL VILAFONT ESTAMOS A LA ESPERA de que la HF se convierta en una banda abierta gracias a la supresión de las licencias hasta ahora existentes y la eliminación del morse, ya efectiva desde el año pasado. Eso significa que muchos de vosotros estaréis pensando en obtener una licencia, de modo que cualquier ayuda será buena tanto para superar el examen como para cuando llegue el momento de comenzar a operar. A quienes estáis en ese caso como a los que deseáis repasar van dirigidas estas consideraciones sobre los distintos tipos de antenas. El dipolo Antes de comenzar a describir algunas clases de antenas hay que reseñar que vamos a utilizar el término onda no como la modificación de un medio físico que se propaga por el mismo en forma de oscilaciones periódicas, sino como longitud de onda en el sentido de «landa» (λ), por ejemplo al hablar de onda en 28 MHz estaremos refiriéndonos a 10 metros. Una de las antenas más básicas y comunes, y la que muchas veces saca de los apuros a cualquier aficionado por su sencillez, economía y facilidad de montaje, es el dipolo de media onda, también llamado por algunos doblete, en el que su longitud es en teoría igual a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia en la que se va a trabajar, aunque en realidad, la longitud es un poco más pequeña que esa teórica a la que nos acabamos de referir. Sea la banda en la que se trabaje, tanto en HF como en CB, el dipolo es una buena solución para las comunicaciones en distancias medias, a pesar de que si su altura sobrepasa el 0,75 de onda también dará resultados positivos en el DX. Puede achacársele que, sobre todo en las frecuencias bajas, la banda de utilización es bastante estrecha. Otra curiosidad de esta antena es que puede ser utilizada en una frecuencia triple de aquella para la que ha sido diseñado, sin embargo su impedancia en el punto de alimentación va a ser superior, lo que hará necesario el uso de un acoplador. La alimentación del dipolo se produce en su centro, en el punto en el que la impedancia está muy cerca de los 75 ohmios y se lleva a cabo a través de un cable coaxial. Si éste es asimétrico es conveniente utilizar un balun en el mismo punto de alimentación. La impedancia en el punto de alimentación dependerá de la altura de colocación del dipolo, y mucho más cuando se ha instalado a menos de media onda en relación al suelo. El diagrama de radiación de la antena depende en gran medida de su altura en relación al suelo. Por ejemplo, un dipolo que se haya colocado a media onda por encima de un suelo que sea muy buen conductor radiará principalmente en dos lóbulos con un ángulo de 30 sobre el plano horizontal. La mayor parte de la energía se radiará en un DIPOLO Típica construcción de un dipolo con sus dos brazos radiantes. plano perpendicular al conductor, aunque si lo colocamos en sentido vertical se convertirá en omnidireccional. La efectividad del dipolo va a depender de su situación libre de obstáculos y de la conductividad del suelo. Hilo largo El dipolo tal como lo hemos visto hasta ahora es el punto de partida de otros muchos tipos de antenas, como por ejemplo la de hilo largo cuyo nombre ya da una buena pista sobre su configuración: es un conductor con una longitud superior al de otras antenas, basada en la longitud eléctrica. Hay hilos largos de 1 a 5 ondas, pero hay que tener en cuenta que nos vamos a encontrar con radiantes muy largos, así para la banda de 21 MHz nos daría una longitud de 75 metros para 5 ondas. En este tipo de antenas es necesario el acoplador para realizar la adaptación de impedancia entre el cable de bajada de la antena y el transceptor. La longitud del hilo se mide desde la salida del acoplador, que es donde la antena comienza a radiar, lo que obliga a colocar el acoplador lo más cerca posible del exterior a fin de evitar los problemas de interferencias con otros sistemas de comunicaciones, especialmente la televisión y la radio. Por eso este tipo de antenas son una buena solución más bien en transmisiones al aire libre como expediciones, activaciones fuera de la estación, etc. La longitud eléctrica de la antena va a afectar al diagrama de radiación, siendo el número de lóbulos proporcional al número de ondas incluidas en la longitud de la antena. Cuanto mayor sea la longitud mayor será también

2 radio práctica Los tipos de antenas (1) Hace algún tiempo publicamos un amplio y muy técnico curso de antenas, que aunque partía de niveles básicos posiblemente contenía conceptos que se escapaban a los más noveles. Este mes iniciamos una serie de trabajos sobre el mismo tema pero partiendo desde conceptos más básicos y quizá más prácticos. POR ÁNGEL VILAFONT ESTAMOS A LA ESPERA de que la HF se convierta en una banda abierta gracias a la supresión de las licencias hasta ahora existentes y la eliminación n del morse, ya efectiva desde el año pasado. Eso significa que muchos de vosotros estaréis pensando en obtener una licencia, de modo que cualquier ayuda será buena tanto para superar el examen como para cuando llegue el momento de comenzar a operar. A quienes estáis en ese caso como a los que deseáis repasar van dirigidas estas consideraciones sobre los distintos tipos de antenas. El dipolo Antes de comenzar a describir algunas clases de antenas hay que reseñar que vamos a utilizar el término onda no como la modificación de un medio físico que se propaga por el mismo en forma de oscilaciones periódicas, sino como longitud de onda en el sentido de «landa» (λ), por ejemplo al hablar de onda en 28 MHz estaremos refiriéndonos a 10 metros. Una de las antenas más básicas y comunes, y la que muchas veces saca de los apuros a cualquier aficionado por su sencillez, economía y facilidad de montaje, es el dipolo de media onda, también llamado por algunos doblete, en el que su longitud es en teoría igual a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia en la que se va a trabajar, aunque en realidad, la longitud es un poco más pequeña que esa teórica a la que nos acabamos de referir. Sea la banda en la que se trabaje, tanto en HF como en CB, el dipolo es una buena solución para las comunicaciones en distancias medias, a pesar de que si su altura sa el 0,75 de onda también dará sobrepa- resultados positivos en el DX. Puede achacársele que, sobre todo en las frecuencias bajas, la banda de utilización es bastante estrecha. Otra curiosidad de esta antena es que puede ser utilizada en una frecuencia triple de aquella para la que ha sido diseñado, sin embargo su impedancia en el punto de alimentación va a ser superior, lo que hará necesario el uso de un acoplador. La alimentación del dipolo se produce en su centro, en el punto en el que la impedancia está muy cerca de los 75 ohmios y se lleva a cabo a través de un cable coaxial. Si éste es asimétrico es conveniente utilizar un balun en el mismo punto de alimentación. La impedancia en el punto de alimentación dependerá de la altura de colocación del dipolo, y mucho más cuando se ha instalado a menos de media onda en relación al suelo. El diagrama de radiación de la antena depende en gran medida de su altura en relación al suelo. Por ejemplo, un dipolo que se haya colocado a media onda por encima de un suelo que sea muy buen conductor radiará principalmente en dos lóbulos con un ángulo de 30 sobre el plano horizontal. La mayor parte de la energía se radiará en un DIPOLO Típica construcción de un dipolo con sus dos brazos radiantes. plano perpendicular al conductor, aunque si lo colocamos en sentido vertical se convertirá en omnidireccional. La efectividad del dipolo va a depender de su situación libre de obstáculos y de la conductividad del suelo. Hilo largo El dipolo tal como lo hemos visto hasta ahora es el punto de partida de otros muchos tipos de antenas, como por ejemplo la de hilo largo cuyo nombre ya da una buena pista sobre su configuración: es un conductor con una longitud superior al de otras antenas, basada en la longitud eléctrica. Hay hilos largos de 1 a 5 ondas, pero hay que tener en cuenta que nos vamos a encontrar con radiantes muy largos, así para la banda de 21 MHz nos daría una longitud de 75 metros para 5 ondas. En este tipo de antenas es necesario el acoplador para realizar la adaptación de impedancia entre el cable de bajada de la antena y el transceptor. La longitud del hilo se mide desde la salida del acoplador, que es donde la antena comienza a radiar, lo que obliga a colocar el acoplador lo más cerca posible del exterior a fin de evitar los problemas de interferencias con otros sistemas de comunicaciones, especialmente la televisión y la radio. Por eso este tipo de antenas son una buena solución más bien en transmisiones al aire libre como expediciones, activaciones fuera de la estación, etc. La longitud eléctrica de la antena va a afectar al diagrama de radiación, siendo el número de lóbulos proporcional al número de ondas incluidas en la longitud de la antena. Cuanto mayor sea la longitud mayor será también

3 MULTIBANDA Aunque el dipolo básico es monobanda es posible tener dipolos que funcionen en varias bandas, como el de la fotografía, en el que se ha recurrido a un balun. Sirve para las bandas de 80, 40, 20, 15 (con acoplador) y 10 metros. la ganancia. Teóricamente es de unos 3 decibelios en relación al dipolo cuando su longitud es de 4 λ, en tanto que el ángulo de los lóbulos principales se reduce sobre el horizonte favoreciendo las comunicaciones DX. Otro de los efectos que se busca con este tipo de antenas es la directividad, ésta se incrementa paralelamente a la ganancia ya FIGURA 1 Dipolo con trampas. que la energía radiada se concentra en los lóbulos estrechos simétricos en relación a la dirección del hilo, pero el alto número de lóbulos que aparecen compensa lo que sería un inconveniente para ella y la hace utilizable en otras direcciones. Si además el extremo del hilo está cargado por una resistencia no inductiva conectada a la masa el efecto directivo será todavía mayor. Esta clase de antenas necesitan un buen plano de tierra, eventualmente artificial y constituido por hilos o por una rejilla desplegada hacia el suelo. Dipolo con trampas El dipolo básico al que nos hemos referido anteriormente es una buena y sencilla antena monobanda, lo que plantea el inconveniente de que si se desea transmitir en varias bandas HF harían falta tantos dipolos como segmentos de frecuencias se fuesen a utilizar. Antes de llenar el jardín o el tejado con una maraña de cables existe otra solución, la de recurrir al dipolo con trampas, es decir, un dipolo multibanda atacado por un solo cable de alimentación y sin necesidad de utilizar un acoplador. Este tipo de antena se puede construir insertando en cada uno de los ramales circuitos llamados «de tapón» o LC paralelos resonantes (que son los que se conocen como trampas) en la frecuencia deseada. En la Figura 1 observamos un dipolo de media onda llamado lg que resonaría en la frecuencia 142/2lg y que aparece con un circuito oscilante paralelo en cada uno de sus extremos. En la frecuencia f =142/2lh todo el hilo desplegado constituye un dipolo de media onda. Los dos circuitos LC tienen una impedancia muy

4 pequeña en la frecuencia f que les hace casi «transparentes». Así se pueden imaginar antenas para diversas bandas. La relación de estacionarias que se obtiene es generalmente un poco más alta que en los dipolos monobanda. Dipolo replegado Este tipo de antena se encuentra sobre todo en las antenas yagi de varios elementos y en las antenas utilizadas para la recepción de la FM comercial. Uno de sus puntos más favorables respecto al dipolo de media onda es que tiene un ancho de banda utilizable más ancho, lo que resulta muy favorable en segmentos relativamente anchos como las bandas de 10 metros y de 80 metros. También este aspecto es muy a tener en cuenta en otros usos como la recepción de emisiones en onda corta. BALUN Detalle de un balun. Este dispositivo sirve para adaptar un sistema simétrico, como es el dipolo, con uno asimétrico, como el cable coaxial. FIGURA 2 Ejemplo de dipolo replegado. Es apto para la recepción en onda corta, de emisoras de FM en banda comercial, pero también se encuentra en la yagi de varios elementos. Si los dos tubos son del mismo diámetro la impedancia en el punto de alimentación es de 300 ohmios, o visto de otra manera, el cuádruplo de 75 ohmios. Al revés, si ambos tubos no tienen el mismo diámetro esa impedancia podrá variar entre 150 y 900 ohmios, o sea entre 2 y 12 veces 75 ohmios, dependiendo de la separación entre los dos conductores. Esta condición se aprovecha para realizar la adaptación de una antena yagi. El dipolo de media onda replegado alimentado por una línea bifilar (que habréis visto en algunos sitios denominada «feeder») puede usarse con un acoplador de antena conectado a la salida del transmisor, en cuyo caso este tipo de dipolos diseñado para 40 metros podría trabajar también en 15 metros.

5 MULTIBANDA Aunque el dipolo básico es monobanda es posible tener dipolos que funcionen en varias bandas, como el de la fotografía, en el que se ha recurrido a un balun. Sirve para las bandas de 80, 40, 20, 15 (con acoplador) y 10 metros. la ganancia. Teóricamente es de unos 3 decibelios en relación al dipolo cuando su longitud es de 4 λ, en tanto que el ángulo de los lóbulos principales se reduce sobre el horizonte favoreciendo las comunicaciones DX. Otro de los efectos que se busca con este tipo de antenas es la directividad, ésta se incrementa paralelamente a la ganancia ya FIGURA 1 Dipolo con trampas. que la energía radiada se concentra en los lóbulos estrechos simétricos en relación a la dirección del hilo, pero el alto número de lóbulos que aparecen compensa lo que sería un inconveniente para ella y la hace utilizable en otras direcciones. Si además el extremo del hilo está cargado por una resistencia no inductiva conectada a la masa el efecto directivo será Dipolo con trampas El dipolo básico al que nos todavía mayor. Esta clase de antenas necesitan un buen plano de tierra, mente artificial y constituido por eventual- hilos o por una rejilla desplegada hacia el suelo. hemos referido anteriormente es una buena y sencilla antena monobanda, lo que plantea el inconveniente de que si se desea transmitir en varias bandas HF harían falta tantos dipolos como segmentos de frecuencias se fuesen a utilizar. Antes de llenar el jardín o el tejado con una maraña de cables existe otra solución, la de recurrir al dipolo con trampas, es decir, un dipolo multibanda atacado por un solo cable de alimentación y sin necesidad de utilizar un acoplador. Este tipo de antena se puede construir insertando en cada uno de los ramales circuitos llamados «de tapón» o LC paralelos resonantes (que son los que se conocen como trampas) en la frecuencia deseada. En la Figura 1 observamos un dipolo de media onda llamado lg que resonaría en la frecuencia 142/2lg y que aparece con un circuito oscilante paralelo en cada uno de sus extremos. En la frecuencia f =142/2lh todo el hilo desplegado constituye un dipolo de media onda. Los dos circuitos LC tienen una impedancia muy

6 pequeña en la frecuencia f que les hace casi «transparentes». Así se pueden imaginar antenas para diversas bandas. La relación de estacionarias que se obtiene es generalmente un poco más alta que en los dipolos monobanda. Dipolo replegado Este tipo de antena se encuentra sobre todo en las antenas yagi de varios elementos y en las antenas utilizadas para la recepción de la FM comercial. Uno de sus puntos más favorables respecto al dipolo de media onda es que tiene un ancho de banda utilizable más ancho, lo que resulta muy favorable en segmentos relativamente anchos como las bandas de 10 metros y de 80 metros. También este aspecto es muy a tener en cuenta en otros usos como la recepción de emisiones en onda corta. BALUN Detalle de un balun. Este dispositivo sirve para adaptar un sistema simétrico, como es el dipolo, con uno asimétrico, como el cable coaxial. FIGURA 2 Ejemplo de dipolo replegado. Es apto para la recepción en onda corta, de emisoras de FM en banda comercial, pero también se encuentra en la yagi de varios elementos. Si los dos tubos son del mismo diámetro la impedancia en el punto de alimentación es de 300 ohmios, o visto de otra manera, el cuádruplo de 75 ohmios. Al revés, si ambos tubos no tienen el mismo diámetro esa impedancia podrá variar entre 150 y 900 ohmios, o sea entre 2 y 12 veces 75 ohmios, dependiendo de la separación entre los dos conductores. Esta condición se aprovecha para realizar la adaptación de una antena yagi. El dipolo de media onda replegado alimentado por una línea bifilar (que habréis visto en algunos sitios denominada «feeder») puede usarse con un acoplador de antena conectado a la salida del transmisor, en cuyo caso este tipo de dipolos diseñado para 40 metros podría trabajar también en 15 metros.