antenas dipolos

12 de junio 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 campoPara 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 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 inalámbrica. Siendo así se han sugerido varios modelos de antenas para mejorar el desempeño del sistema, las mas utilizadas son las de tipo monopolo y dipolo a su facilidad de construcción, bajo costo y buenas características de transmisión y recepciónUn sistema cuyo medio de transmision es el espacio libre, debe necesaria mente tener dentro de su estructura una antena o arreglo de antenaEl sistema de radiofucion y televisión se utilizan diferentes tipos de antenas, por lo general se hace uso de paneles, los cuales están formados por arreglos de dipolos. En algunos ocasiones es necesario tener dos o mas sietemas directivos para cubrir la región deseada y cumplir con los reglamentos de telecomunicaciones. Los arreglos son muy importantes en el análisis de las antenas estos permiten modificar los lobulos de radiación de la radio base según la conveniencia.

Tipos de antenas dipolo:

Antena dipolo.

Las antenas dipolo son un tipo de antenas que se caracterizan por una alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia.

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Es decir, es un elemento de corriente de longitud h, recorridos por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con la longitud de onda.

Conozcamos cuáles son los tipos de antenas dipolo:

Antenas dipolo simple (dipolo de media onda):

La mayor parte de las antenas con frecuencias inferiores a 1 MHz se comportan como dipolos elementales, dado que a esa frecuencia la longitud de onda es de 300 metros. En su versión más sencilla, el dipolo consiste en dos elementos conductores rectilíneos colineales de igual longitud, 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 la frecuencia de resonancia del dipolo, y puede calcularse como 150/frecuencia (MHz). El resultado estará dado en metros.

A causa del efecto de bordes la longitud real será algo inferior, del orden del 95% de la longitud calculada.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda


La siguiente imagen es un dibujo de un dipolo elemental, pintado en rojo esta la el campo eléctrico y en azul el campo magnético.

Y aquí su diagrama de radiación en 3 dimensiones:

Ejemplo: Para obtener una antena resonante en la Banda de 10m, a la frecuencia de 28,9 MHz, el dipolo tendrá teóricamente 5,21 metros de largo. En la práctica, el largo real físico del dipolo será algo menor, del orden de 4,95m.

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 73 Ohm.

Antenas dipolo V invertida:

Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados el mismo ángulo respecto del plano de simetría. Tiene la forma de una V invertida. La realización exige algunas precauciones.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_10m


Autores como Brault y Piat recomiendan que el ángulo de la V no sea inferior a 120 grados, y que los extremos de la V estén lo más lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la tierra induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.

El dipolo en V 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 sujeto en el centro y con las puntas más bajas que éste. Funciona casi igual que un dipolo con las ventajas de que al estar las dos ramas inclinadas se produce una cierta radiación en polarización vertical en la dirección de las puntas, con lo que no acusa el efecto de puntas del dipolo. Además, basta un solo soporte en vez de dos.

Como 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 V.

El ángulo ideal de la V invertida es 120° aunque también se puede hacer de 90°.

Nunca se debe colocar un ángulo menor de 90°, ya que el rendimiento disminuye considerablemente.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Radioaficionado


Antenas dipolo doblado:

Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados por la mitad y replegados sobre sí mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de 300 Ohm, mientras que la impedancia del dipolo simple en el vacío es de 73 Ohm.

Está formada por dos elementos: uno se alimenta en forma directa, y otro posee acoplamiento inductivo en los extremos. Cada 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. Uno 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 brazos, y el modo impar o modo línea 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 líneas de transmisión en cortocircuito, alimentadas en serie. Aunque no contribuye a la radiación, sí afecta la impedancia a la entrada.

La impedancia de una línea de transmisión de longitud H, terminada en cortocircuito es:

La corriente del modo impar del dipolo doblado es

El modo par de la línea de transmisión equivale a dos dipolos paralelos, alimentados con la misma tensión. Teniendo en cuenta la simetría del problema, las corrientes deberán ser iguales en los dos dipolos y valer cero en el extremo.

Los dos dipolos se pueden caracterizar por su matriz de impedancias

Teniendo en cuenta la simetría

La impedancia mutua de dos dipolos cercanos tiende a la impedancia de un dipolo aislado

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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 2:1 conectado a su entrada.

El circuito equivalente es dos impedancias en paralelo, de comportamiento reactivo opuesto (líneas de transmisión en cortocircuito y en circuito abierto).

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

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el dipolo doblado presenta una impedancia de entrada cuatro veces mayor que la del dipolo aislado.

También se puede llegar a la relación anterior, teniendo en cuenta que la relación entre las corrientes del dipolo doblado y del dipolo aislado es

y que la potencia a la entrada de los dos dipolos es idéntica

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 4 veces.

Antenas dipolo de brazos plegados:

Es un dipolo cuyos brazos tienen una pequeña parte del extremo parcialmente plegada. Eso hace que se economice espacio, a costa de sacrificar parcialmente la eficiencia del dipolo.

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Antenas dipolo eléctricamente acortado:

Un segmento de cada brazo (por ejemplo, el tercio central) se reemplaza por un dispositivo físico o bobina capaz de crear una zona de campo magnético uniforme (solenoide).

Así, 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.

Sistema de alimentación de antenasUn dipolo plegado tiene una impedancia central de alrededor de 300 ohmios. Por lo tanto, la forma más sencilla de alimentar una antena de dipolo plegado se utiliza una línea de escalera de 300 ohmios. Idealmente, un dipolo de media onda se debe alimentar con una línea equilibrada adaptar la impedancia teórica de 73 ohmios de la antena. Un dipolo doblado utiliza una línea de alimentación equilibrada de 300 ohmios. Muchas personas han tenido éxito en la alimentación de un dipolo directamente con un cable coaxial de alimentación en lugar de una línea de escalera. Sin embargo, el coaxial no es simétrico y por lo tanto no es un alimentador equilibrado. Cuando una antena equilibrada tal como un dipolo es alimentado con una alimentación desequilibrada, corrientes de modo común pueden causar la línea de irradiar coaxial, además de la propia antena, y el patrón de radiación pueden estar distorsionadas asimétricamente. Esto puede remediarse con el uso de un balun.

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En general, entre la antena y el generador o entre la antena y el receptor existe una línea de transmisión, y estos elementos no siempre estarán adaptados entre sí. 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, realizar algún tipo de modificación o emplear una técnica especial en la antena. A continuación se describen algunas de las técnicas de adaptación.

1)Redes de adaptaciónSe suelen introducir entre la antena y la línea de transmisión y entre ésta y el transmisor o el receptor. Aunque en principio con una sola red adaptadora entre la línea y la fuente sería suficiente, no es conveniente que la línea esté muy desadaptada pues las pérdidas en ella entonces son mayores que cuando está adaptada. Para que las redes no introduzcan pérdidas 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 orden). Las diferentes configuraciones permiten cubrir diferentes márgenes de impedancias para adaptar. Otras configuraciones muy usadas habitualmente son transformadores y redes en T, en π, en celosía o la conexión en cascada de varias de estas células básicas. Todas estas técnicas se emplean sobre todo en bajas frecuencias, donde el uso de elementos discretos es posible. A más altas frecuencias se pueden realizar las adaptaciones con tramos de línea de transmisión.

2)Antenas no alimentadas en su centroEn estas antenas, aunque sean asimétricas, se hace la suposición de que la distribución seguirá siendo sinusoidal, como se ve en la figura , con un cero de corriente en el extremo, por lo que

Como en bornes del generador, z = z1, ambas corrientes deben ser iguales, podemos hallar una relación entre I1 e I2, y obtener finalmente

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Dado que la distribución de la corriente depende del punto de conexión del generador, la impedancia de entrada también dependerá de dicha posición. Empíricamente se ha encontrado que la impedancia de entrada es aproximadamente el valor medio de la impedancia de dos dipolos, uno de longitud total 2 l1 y el otro 2 l2

3)Alimentación en paraleloUna forma de variar la impedancia de entrada de un dipolo es alimentándolo con un generador en paralelo, conectando una línea de transmisión a una antena con sus terminales cortocircuitados. La figura siguiente muestra una configuración de este tipo, denominada delta, y su correspondiente modelo

de línea de transmisión. En primera aproximación podemos decir que la reactancia de entrada será el paralelo de una línea 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 filosofía, en las que se realiza 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.

4)Dipolo dobladoHemos visto que un dipolo resonante presenta una impedancia de entrada del orden de 75 Ω por lo que está, en consecuencia, bien adaptado a los valores de impedancia característica habituales en cables coaxiales (50-75 Ω). Un tipo de línea de transmisión empleado, sobre todo en los primeros tiempos de la

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TV, es la línea bifilar, cuya impedancia habitual es del orden de 300 Ω, con lo cual se necesitaría un transformador para adaptar la antena a la línea. Para evitar el uso de transformadores se utiliza ampliamente una estructura derivada del dipolo y que realiza 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 realizarse por superposición de los modos presentados.

En el primer modo se tienen dos dipolos en /2, alimentados con el mismo generador, y situados paralelos y muy próximos. El segundo modo corresponde a las corrientes y las tensiones en una línea de transmisión, por lo que no contribuirá a la radiación pero sí a variar el nivel de impedancia en la entrada debido al valor de la corriente I2. Para el modo radiante tenemos

donde Z11 es la impedancia de un dipolo en /2 aislado y Z11’ la impedancia mutua entre dos dipolos en /2 muy próximos. Como por simetría las corrientes en los dos dipolos han de ser iguales y Z11’ tiende a Z11 al tender la separación a cero, se tiene una relación entre tensiones y corrientes

En el modo equilibrado de línea de transmisión se tiene un generador con una línea de longitud /4 acabada en cortocircuito, por lo que la corriente I2 en bornes del generador valdrá 0. La relación entre V e I en la antena inicial vendrá dada por la suma de los modos, con I = I1+I2, por lo que la impedancia de entrada del dipolo doblado es cuatro veces la del dipolo simple. Al igual que éste, el dipolo doblado se suele hacer ligeramente más corto para eliminar la componente reactiva de la impedancia de entrada. Otra ventaja del dipolo doblado es su comportamiento con la frecuencia. A frecuencias inferiores a la de resonancia el dipolo presenta un brazo menor de λ/4, por lo que la reactancia en el modo radiante será capacitiva mientras que en el modo de línea de transmisión será inductiva, y se producirá una compensación. A frecuencias superiores a la de resonancia el comportamiento es el inverso y se

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produce también esa compensación, por lo que el ancho de banda del dipolo doblado es mayor que el del dipolo simple.

5)Simetrizadores y transformadoresHasta ahora nos habíamos preocupado de cómo adaptar la impedancia de la antena a la de la línea o el generador. Pero un problema también muy importante es cómo pasar de una línea que está equilibrada a una no equilibrada.

Una línea 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 línea bifilar. Una línea no equilibrada es la que tiene los dos conductores a distinto potencial, por ejemplo uno de ellos conectado a tierra, situación que se da en los cables coaxiales. Un dipolo alimentado en su centro es también una estructura equilibrada. Cuando se conecta un dipolo a un cable coaxial se da la situación representada en la figura (a), con corrientes diferentes en los brazos 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 brazos del dipolo introduce anomalías en el diagrama de radiación y en la impedancia de entrada.Las corrientes en los brazos pueden descomponerse en una parte simétrica y otra antisimétrica (Is, Ia) mediante las relaciones

de las que resulta que la corriente a tierra It es el doble de la parte antisimétrica (It = 2Ia). En la figura (b) se representan estas corrientes y la superposición de generadores equivalentes que las originan.

Es de destacar que la distribución de corrientes simétricas en el dipolo es la de un modo radiante,mientras que la de las antisimétricas es la de una línea de transmisión.En el modo radiante (Figura -c), no hay corriente a tierra y las líneas de campo se cierran yendo de un brazo del dipolo al otro. Por el contrario, las corrientes antisimétricas se cierran por tierra (Figura-d). El conocimiento de las impedancias características de las líneas, longitudes e impedancias terminales permitiría en cada caso concreto calcular las corrientes en ambos modos. No

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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 = 0, lo que es equivalente a exigir que no haya circulación de

coaxial conectada a masa. El hecho de que uno de los brazos de la antena tenga una conexión directa a tierra provoca una asimetría en la estructura y una diferencia en las corrientes que circulan por los brazos de la antena. Una solución para simetrizar la estructura es hacer que los caminos a tierra desde ambos brazos sean iguales, tal como indica la figura (b). De esta manera, por la simetría del conjunto, las corrientes en los brazos de la antena deben ser iguales, así 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 línea 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 línea de simetrización. Para evitar cortocircuitar el generador, si se hace que la línea sea de longitud λ/4, en su extremo se tendrá un circuito abierto y las corrientes se anularán. Hay que hacer notar que, aunque la longitud de la línea de simetrización no sea /4 (Figura cc), la estructura sigue siendo simétrica, por lo que las corrientes en los brazos de la antena seguirán siendo iguales. El problema es que entonces las corrientes en la línea varían la impedancia vista desde el extremo del cable coaxial.

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Un ejemplo de este tipo de balun está indicado en la figura dd. Para simetrizar la estructura se conecta el terminal del vivo del coaxial a un trozo de coaxial, del que sólo empleamos su malla, que se junta con la malla del coaxial de alimentación en un punto situado a /4 del extremo. Una simplificación del mismo balun es el de la figura ee, en donde los trozos de línea de simetrización están constituidos por la misma malla del cable coaxial en la que se ha realizado una ranura de longitud /4. Como antes, los caminos desde los puntos de alimentación de la antena a tierra son idéntico

ALIMENTAR A UN DIPOLO CON BALUNS

Un dipolo es una antena simétrica, ya que se compone de dos elementos simétricos sin conexión a tierra. Por lo tanto, funciona mejor cuando se alimenta por una línea de transmisión equilibrada, tal como una línea de escalera.

Cuando un dipolo con una línea de alimentación desequilibrada, tales como cable coaxial se utiliza para la transmisión, el lado de blindaje del cable, además de la antena, irradia. Esto puede inducir corrientes de radiofrecuencia en otros equipos electrónicos cerca de la línea de alimentación de radiación, causando interferencias de RF. Además, la antena no es tan eficiente como podría ser debido a que está irradiando más cerca del suelo y su patrón de radiación puede estar distorsionado asimétricamente. A 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

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balun entre el cable y la antena, para convertir la señal no balanceada proporcionada por el cable coaxial a una señal simétrica equilibrada para la antena.

Existen varios tipos de baluns se utilizan comúnmente para alimentar una antena dipolo: baluns actuales y coaxial. Se pueden hacer usando núcleos de ferrita toroidales o incluso desde la propia línea de alimentación coaxial. La elección del núcleo toroidal es crucial. Una regla de oro es: cuanto más poder cuanto más grande es el núcleo.

Balun actual: Un balun de corriente se compone de dos devanados que están estrechamente acoplados.

Balun coaxial: Un balun coaxial es un método rentable de eliminar la radiación del alimentador, pero se limita a un conjunto limitado de frecuencias de funcionamiento.

Manga balun: En las frecuencias de VHF, un balun manga también puede ser construido para eliminar la radiación del alimentador.

El famoso balun

El balance

La palabra "balun" es una contracción de "BALanced to UNbalanced transformer", es decir, "transformador de balanceado a desbalanceado". Entonces lo mejor es partir por comprender a qué 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 (transmisor). Este aplica una tensión de radiofrecuencia entre los polos. Según la impedancia de la antena, en este caso unos 73 Ω, la antena toma una cierta corriente. Por ejemplo, si el transmisor le aplica 100 V, entonces la antena tomará unos 1.37 A, lo cual representa una potencia de 137 W.

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 objetos cercanos. Entonces sólo tenemos una tensión relativa, entre los dos polos de la antena, que "+V-". 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 simétrica, tal como un cuadro, un delta, una rómbica, el elemento excitado de una Yagi, etc.

Si ahora bajamos este sistema antena-transmisor a la tierra, y dejamos instalada nuestra antena a una altura normal, entonces ésta inevitablemente se va a acoplar a la tierra y a otros objetos cercanos. En ese caso ya podemos hablar de tensiones absolutas, aplicadas a cada uno de los polos de la antena, respecto a tierra. Si ambos lados de la antena están a la misma altura y a la misma distancia del suelo, entonces se van a acoplar a él 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: Tanto las tensiones de sus dos polos, como las corrientes que circulan, son de magnitud igual y polaridad opuesta, dentro del sistema de referencia (la tierra, en nuestro caso), de forma tal que la tensión sumada de los dos polos es cero respecto a tierra, y la corriente sumada también es cero

Resumiendo 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. Y la tensión aparece entre los dos polos, también sin importar que el sistema sea balanceado o no. La única 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.

Cables

Para conducir energía en un sistema desbalanceado, se emplea cable coaxial. En éste los conductores son distintos, y uno de ellos rodea al otro, apantallándolo contra el mundo cruel. Mientras en un cable paralelo hay tensión y corriente en ambos conductores, en un cable coaxial debería haber tensión respecto a tierra sólo en el conductor interior, mientras que el exterior debería 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 utiliza la tierra como plano reflector, la cosa es simple: Esa antena es desbalanceada, igual que el transceptor, y el cable coaxial se presta

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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 (balanceado) no sirve, ya que la salida del equipo es coaxial (desbalanceada), y el cable coaxial (desbalanceado) tampoco sirve, ya que la antena dipolo es balanceada. Que problema, ¿cierto?

Problema con el cable coaxial

Muchos 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. Como resultado el conductor exterior del cable coaxial queda a potenciales distintos en sus dos extremos. Eso hace que fluya una corriente de RF adicional por el cable, que tiene la misma polaridad en los dos conductores del cable. A esta corriente se le llama "corriente de modo común", 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:

No solamente la antena emite y recibe señales, sino también lo hará el cable, la conexión a tierra, la línea de 220V, y todo lo demás que esté conectado al equipo. Todo e l sistema estará "caliente".

La antena quedará operando con menos tensión, y por lo tanto también menos corriente, en el lado que va conectado a la malla. Esto cambia sus características, afectando el diagrama direccional, la ganancia, la eficiencia, el ángulo de radiación, etc.

La radiación del cable coaxial, línea a tierra, y todo lo demás, se combina con la de la antena, cambiando aún más sus características.

Al emitir señales el cable coaxial, cable de tierra, etc, que estan cerca de nosotros en el shack, nos exponemos a un alto campo de RF, posiblemente perjudicial para la salud. En cambio si se emite toda la potencia desde la antena solamente, que está más lejos del shack, la situación es mucho más segura.

Al emitir señales desde el cable, etc, tenemos muchísimo más riesgo de interferir nuestro computador, o el otro equipo de radio que está al lado, o la TV al otro lado de la pared, etc.

Al captar señales el cable, etc, aumentamos drásticamente la cantidad de ruido recibido, que es generado por fuentes muy cercanas al cable pero más lejanas de la antena (computador, cargadores de celulares, luces fluorescentes, etc).

Al interactuar el cable con la antena, veremos diferencias en la ROE cada vez que movamos el cable, agreguemos o quitemos algo en el shack, etc. Esta es la razón de por qué a veces el medidor de ROE marca bien, pero si lo sacamos de la línea, el medidor de ROE interno del equipo detecta que la ROE se disparó! La longitud del cable tiene

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fuerte efecto sobre la resonancia del sistema total, cuando el cable interviene en la radiación.

Como funciona un balun

Un balun, para las bandas de HF, es típicamente un simple transformador, o más comúnmente un autotransformador, conectado de una forma que provee el punto medio que la antena dipolo no posee. Un balun simple es éste:

Se 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 caso), y el dispositivo desbalanceado (cable coaxial) tiene su punto de potencial cero (la malla) 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.

Queda 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 existía antes de poner el balun. Debido al buen grado de acoplamiento entre las bobinas del balun, cualquier tensión que aparezca 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 baja por la malla del coaxial, y es compensada por otra corriente igual que circula por la mitad izquierda del balun, proveniente del polo vivo del coaxial. Al mismo tiempo hay otra corriente igual que circula directamente desde el vivo del coaxial hacia el lado izquierdo de la antena.

Queda 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. De esa forma, este balun no solamente está adaptando el cable desbalanceado a la antena balanceada, sino también está efectuando una transformación de impedancia, con una relación de 1:4, ya que si con el doble de la tensión circula la mitad de la corriente, la impedancia tiene que haber aumentado en un factor 4.

En muchos casos esto es útil, por ejemplo para alimentar dipolos plegados, que tienen 300 Ohm, desde un cable coaxial de 75 Ohm. Pero si vamos a alimentar

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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. Tal balun es este:

Se trata de un autotransformador de tres bobinados, conectados todos en serie. Con las conexiones indicadas en el dibujo, la antena queda conectada sobre dos de estos bobinados, y el cable coaxial también 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 así la correcta adaptación entre la antena balanceada y el cable desbalanceado.

En conclusión

El propósito de un balun es permitir la conexión de un equilibrio (como un dipolo o elemento) de una línea no balanceada como coaxial que no es equilibrado, por lo tanto, el nombre, Balun. Su función es ayudar a eliminar las corrientes de RF que fluye en el exterior del cable coaxial.

En las antenas de transmisión, esto se logra mediante la presentación de una alta impedancia (resistencia), a las corrientes de RF 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 haz 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 línea de alimentación.

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Aplicaciones Del DipoloVarias de las principales aplicaciones de esta antena básica la vemos en sus derivados los cuales son antenas con otras características y aplicaciones tales como:

La antena Yagi

Esta antena se utiliza para frecuencias de VHF y UHF que son utilizadas en la transmisión de televisión comercial, las radiostaciones comerciales también es usada en la aviación, en los 137 MHz encontramos a los satélites meteorológicos.

Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra la banda de frecuencias VHF internacional reservada al servicio radio marítimo.

Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radio-taxis etc.

El UHF se utiliza actualmente para el servicio de televisión digital

La antena SpiderBeam

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Fue desarrollada como una antena ideal para Radio y Televisión. Es una antena Yagi tribanda de muy poco peso pero de gran tamaño, normalmente hecha de fibra de vidrio y alambre.

La antena Moxon

Es otro derivado del dipolo fue desarrollada para ser usada en comunicaciones en HF durante la primera mitad del siglo 20, con singular axito. Su relación costo, ganancia y facilidad de construcción la hacen una opción muy conveniente.Usando programas de simulación de antenas, la hemos dimensionado para que opere en 2,4 Ghz, obteniendo una ganancia ligeramente superior a los 6 dBi, dentro de todos los canales WIFI

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antenas dipolos

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