Introducción El problema con el que se encuentra mucha gente para adquirir una antena capturadota de video para ver la TV en el ordenador, es que no disponen de toma de antena en el cuarto donde está instalado el PC, lo que les hace desistir de adquirir una o bien recurrir a un simple hilo de cable. Con la intención de ayudar a los que tienen este problema o a los que simplemente tienen la curiosidad de saber como se diseña una antena de TV, me he decidido a crear este pequeño artículo. Antes que nada es necesario explicar algunas conceptos, necesarios para realizar los cálculos de las diversas partes de la antena y para tener idea de lo que se hace que nunca viene mal. Las ondas de radio y su propagación. Las emisoras de TV emiten ondas electromagnéticas, llamadas también ondas de radio (por la parte del espectro electromagnético al que pertenecen), estas ondas se propagan prácticamente por todos los medios, solo las superficies conductoras o de gran masa suponen un obstáculo para ellas. La propagación de estas ondas sigue un comportamiento similar al efecto que se produce en las aguas tranquilas de un estanque, cuando tiramos una piedra y se forman círculos concéntricos. La diferencia, es que las ondas electromagnéticas se propagan por un espacio en tres dimensiones y por lo tanto se genera una sucesión de esferas concéntricas. Longitud de onda y frecuencia. Volviendo al estanque, podemos decir que tenemos fundamentalmente dos parámetros que nos interesan, la frecuencia, que sería la cantidad de ondas que pasan por un punto en un tiempo determinado y la longitud de onda, que depende directamente de la frecuencia y es la distancia entre dos ondas, se suele representar con la letra griega λ (lambda). También necesitaremos otro valor para calcular la longitud de onda, la velocidad a la que se propagan las ondas electromagnéticas, y que es la velocidad de la luz 300 km/seg (redondeando). La longitud de una onda se calcula dividiendo la velocidad a la que se propaga dicha onda (300) entre su frecuencia, midiendo la frecuencia en megahertzios (MHz) y la longitud de onda en metros.
Espectro Electromagnético Las ondas de radio son una parte del espectro electromagnético que va desde varios kilómetros hasta 10 cm de longitud de onda, y se clasifican en varios tipos según su longitud de onda; onda larga, onda media, onda corta y onda métrica. En las ondas electromagnéticas se cumple una regla, a menor longitud de onda menos alcance de emisión, esto es debido a la refracción de las ondas en la ionosfera. Las ondas de radio de longitud mas larga, rebotan sucesivamente entre la ionosfera y la tierra, alargándose así la distancia de recepción. Además, de noche esta distancia es aún mayor porque la distancia de la ionosfera a la tierra también es mayor y por tanto el ángulo de refracción es mayor. Sin embargo a medida que se va acortando la longitud de onda, estas son más direccionales, su ángulo de reflexión aumenta, una montaña puede suponer para ellas un obstáculo insalvable, por lo que no queda mas remedio que recurrir a repetidores que salven estos obstáculos y al mismo tiempo amplifiquen su intensidad. Para TV se utilizan las ondas métricas por su gran estabilidad, su ángulo de reflexión es tan grande que una vez rebotan en la ionosfera no vuelven a reflejarse sobre la tierra y por tanto son refractadas al espacio, esto hace que su propagación sea muy estable pero al mismo tiempo reduce su espacio de actividad hasta el límite de visibilidad de la antena emisora. Es por este motivo que los repetidores se coloquen en lugares altos. La distancia máxima entre dos antenas, siendo H1 la altura de la antena emisora y H2 la de la antena receptora será: Otra característica importante que se da en las ondas métricas, es la polarización horizontal. Aprovechando la particularidad antes comentada de que las ondas métricas una vez emitidas no vuelven a refractarse sobre la tierra, es posible emitir en polarización horizontal, haciéndose la propagación altamente directiva y mejorándose el alcance de la radiación, a diferencia de la polarización vertical en la que se emite de forma omnidireccional. Una antena receptora de una señal de polarización horizontal, lógicamente también ha de tener una polarización horizontal. Las antenas de TV son todas de polarización horizontal. Bien, ahora lo primero que debemos hacer es averiguar la frecuencia que queremos recibir y calcular su longitud de onda para poder calcular las dimensiones de la antena. Si queremos recibir varios canales como es el caso, la frecuencia que tenemos que averiguar es la mas baja de los canales de TV que queremos sintonizar. En España los márgenes de frecuencia atribuidos a emisiones de televisión son los siguientes: Banda 1: 47-68 MHz Banda 3: 174-223 MHz Banda 4: 470-606 MHz Banda 5: 606-860 MHz
Dipolo abierto y cerrado El dipolo es la antena de polarización horizontal mas simple, es directivo y por tanto necesita de orientación, la directividad del dipolo es la misma hacia atrás y hacia delante como se puede ver en la imagen. Dipolo abierto. El dipolo abierto tiene una impedancia de 72 ohmios a la frecuencia de resonancia, aunque esta impedancia se suele redondear a 75. Son dos varillas iguales, cada una de un 1/4 de longitud de onda y se colocan una a continuación de la otra en un mismo plano horizontal, en el centro hay que dejar una separación que será de longitud de onda entre 40. El cable de antena (coaxial) se conecta en los extremos de las varillas mas próximos entre si, o sea en los de adentro, el material para hacer la antena puede ser cualquier conductor eléctrico. La malla del cable coaxial hay que conectarla a un extremo, y el cable o vivo (es su nombre) al otro extremo. Dipolo cerrado. El dipolo cerrado al igual que el abierto es una antena de polarización horizontal de media onda, sus dimensiones son parecidas a las del dipolo abierto, con la diferencia que se une por arriba mediante una varilla que será la mitad de la longitud de onda. La distancia M no tiene mucha relevancia, pero suele ser de un 2,5% de la longitud de onda. La impedancia del dipolo cerrado es 4 veces superior al dipolo abierto, 300 ohmios.
Antena Yagi (hasta 5 elementos) Este tipo de antena fue desarrollada en la década de los años 30, por un profesor japonés llamado Hidetsugu Yagi, básicamente se trata de añadir elementos o varillas al dipolo de media onda. Imagen del profesor Hidetsugu Yagi. Al fijar sobre el mismo plano del dipolo de media onda y paralelo a este, un elemento o varilla de ½ de longitud de onda, se consigue aumentar considerablemente el lóbulo frontal de cobertura de la antena a costa de disminuir el lóbulo posterior hasta casi hacerlo desaparecer, las frecuencias procedentes de la dirección en la que se coloca este elemento no llegarán al dipolo o llegarán muy débiles. El elemento en cuestión recibe el nombre de reflector y la distancia que hay que separarlo del dipolo es de un 0,15 de la longitud de onda (λ). En las ciudades donde hay varios repetidores cercanos, el reflector se hace indispensable para evitar que los canales de televisión se pisen entre sí, ya que si dos canales desde distintos repetidores emiten en una frecuencia similar o muy cercana y la antena capta ambos, un canal producirá interferencias en otro y la recepción perderá calidad o se montará un canal en otro y como consecuencia veremos en la TV un canal con la imagen parasitaria de otro. A esta antena que ya posee una alta directividad en una sola dirección gracias al reflector, se le pueden ir sumando elementos delante del dipolo y paralelos a este, los llamados directores, a medida que sumemos mas directores la antena irá ganando en directividad en el sentido que se vayan colocando y aumentará considerablemente su ganancia (la ganancia se mide en decibelios, db). Los directores tampoco tienen las mismas dimensiones que el dipolo y la separación respecto al dipolo varía en función al número de directores que se coloquen. El tamaño de los directores siempre será menor que el del dipolo, e irá disminullendo a medida que vayamos colocando mas directores. Veamos cuales serían las dimensiones de una antena Yagi de 3, 4 y 5 elementos (ver imagen).
Las tarjetas capturadotas son muy exigentes en la calidad de recepción de antena y la ganancia de una antena Yagi de 5 elementos es de unos 8 decibelios, se puede conseguir mas ganancia agregando más directores a estas antenas, pero las dimensiones ya empezarían a ser considerables, así que lo mas recomendable es ayudarse con un pequeño amplificador de radio frecuencia. Al usar un amplificador de radio frecuencia tened en cuenta que se amplifica lo que se tiene, y con una antena Yagi la señal que obtenemos esta bastante limpia de otras frecuencias parasitarias, muy diferente de lo que se obtendrá con un simple cable de 70 cm a modo de antena.