• Author / Uploaded
• jerelimmm

Citation preview

ANTENA DIPOLO Dipolo De Media Onda El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz.

Una antena de Hertz es una antena resonante. O Sea, es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de circuito abierto en el extremo más lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente existen a lo largo de una antena resonante.

La impedancia varia de un valor máximo en los extremos de aproximadamente 2500 W a un valor mínimo en el punto de alimentación de aproximadamente 73 W (de los cuales entre 68 y 70 W es la impedancia de radiación).

El patrón de radiación de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la localización horizontal o vertical de la antena con relación a la superficie de la tierra.

La figura siguiente muestra el patrón de radiación vertical para un dipolo de media onda montado verticalmente. Obsérvese que los dos lóbulos principales que irradian en direcciones opuestas están en ángulo derecho a la antena, los lóbulos no son círculos, se obtienen solo en el caso ideal donde la corriente es constante a todo lo largo de la antena, y esto es inalcanzable en una antena real.

Estas son las antenas dipolo más utilizadas. Cada conductor mide un cuarto de la longitud de onda de la RF emitida, para una longitud de onda media en total. Sin embargo, en la práctica los conductores son ligeramente más cortos que una longitud de onda media, se aplican

cálculos cuidadosos de factorización de efectividad, diámetro y constante dieléctrica del material.

Las antenas dipolo de media onda emiten hasta un máximo de 2.15 dBi de manera perpendicular a su eje, cayendo con el ángulo de elevación y fuera del borde de la antena. El diseño sencillo del dipolo las hace idóneas para un uso efectivo como elemento de accionamiento en complejos sistemas de antenas como antenas parabólicas y Yagi. También pueden usarse por sí solas en varias aplicaciones incluyendo:



Torres dipolo • Antenas receptoras de FM • Antenas internas de televisión (Set-top) • Antenas duales • Antenas de onda corta

Antenas dipolo de un cuarto de onda Una antena de un cuarto de onda (también Marconi) es una antena omnidireccional en tierra de un único elemento que tiene un cuarto de la longitud de onda emitida por radio frecuencia. Anclar la antena en la tierra hace que la reflexión cree una imagen espejo de la antena. El diseño de esta antena produce una baja impedancia de unos 20 Ohm. La antena emite frecuencias en MF, HF, UHF y VHF.

Las antenas tienen radiales horizontales que se extiendes desde la base de la antena para mejor el rendimiento de la transmisión. En casos en los que no puede usarse en tierra como antenas móviles y postes altos, se usa una conexión terrestre simulada, como cuerpos o niveles metálicos. También puede usarse un conjunto de radiales simulando la conexión terrestre. Los cables coaxiales se conectan a un alimentador desequilibrado en la base de la antena. Las antenas dipolo de un cuarto de onda pueden usarse en estas aplicaciones debido a su simplicidad y efectividad. 

Antenas cortas para televisión VHF y UHF



Antenas receptoras de radiodifusión



Antenas RF de vehículos

Antenas de dipolo plegado: Esa es básicamente una antena dipolo con ambos extremos de los conductores dipolo conectados por un elemento conductor para hacer un círculo completo conocido como un pliegue. El conector conductor, por lo general un cable o barra, funciona a

una equidistancia del par paralelo del dipolo. Las antenas de dipolo plegado tienen una mayor impedancia de alimentación y un ancho de banda más ancho. La proporción de la impedancia es relativa a la proporción del diámetro de ambos conductores – el conductor conector superior y el par de conductores dipolo en la parte inferior.

El dipolo plegado puede considerarse como una extensión del dipolo básico. Emiten en el mismo patrón de radio de las antenas dipolo de media onda y comparten sus propiedades básicas. Los dipolos plegados pueden usarse por sí solos donde sea necesario un alimentador de alta impedancia de hasta 300 Ohm – útil en zonas donde se necesita un alimentador equilibrado o que esté acoplado en complejos sistemas de antenas como las antenas parabólicas y Yagi. Pueden usarse en:



Antenas aéreas



Antenas de banda ancha



Antenas FM



Sistemas parabólicos y Yagi



Antenas de televisión VHF y UHF

Tipos de dipolos Dipolo simple

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.

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.

Dipolo en 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. 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.

Las 2 bobinas de carga se realizaran bobinando 36 espiras juntas de hilo esmaltado de cobre de 1,5 mm de los usado para bobinar motores, sobre un tubo de PVC o similar de 75 mm de diámetro y unos 12 cm de longitud. La bobinas y las conexiones deben protegerse con tubo retractil, cinta aislante, silicona, etc. Como elemento de separación entre las dos ramas, utilizaremos un trozo de material aislante, baquelita, plancha de teflón, PVC, etc., su distancia puede ser de unos 10 cm, o por un balun si opta por él.

En el punto de alimentación (cable coaxial + dipolo) es conveniente colocar un balum de relación 1:1 porque hay que tener en cuenta que la antena dipolo es simétrica y el cable coaxial asimétrico lo que deformaría el lóbulo de radiación. El balum, también unifica las dos ramas del dipolo en corriente continua y baja frecuencia lo que nos protege un poco ante las descargas atmosféricas y por último amortigua ligeramente los efectos de la diferencia de impedancia entre la antena y la línea de alimentación.

La instalación sobre el tejado se hizo en “V” invertida con una apertura de ángulo de 120º aproximadamente entre ambos hilos y las estacionarias fueron corregidas cortando en los extremos.

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 nailon, es posible instalar rápidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.

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.

El dipolo doblado es, en esencia, una antena única formada por dos elementos. Un elemento se alimenta en forma directa, mientras que el otro tiene acoplamiento inductivo en los extremos. Cada elemento tiene media longitud de onda de largo. Sin embargo, como puede pasar corriente por las esquinas, hay una longitud de onda completa de corriente en la antena

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.

Dipolo eléctricamente acortado Es un dipolo en el cual un segmento de cada brazo (por ejemplo, el tercio central) es reemplazado por un solenoide. Eso hace que el dipolo sea mucho más corto, pero a costa de sacrificar otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la impedancia y el ancho de banda.

Propiedades eléctricas Tensión y corriente En la frecuencia de resonancia del dipolo, el punto medio es un nodo de tensión y un vientre de corriente. Quiere decir que:

La corriente media en el centro del dipolo es máxima, y decrece hasta llegar a cero en los extremos. La tensión media es cero en el centro, y va aumentando hasta ser máxima en los extremos del dipolo. Diagrama de emisión La antena dipolo no irradia en todas las direcciones con la misma potencia; se dice entonces que es una antena direccional.

En la dirección en la cual irradia con la máxima potencia, la onda electromagnética tiene una potencia de 2,2 dB por encima del promedio. Se llama ganancia de un dipolo a esa relación de 2,2 dB entre la potencia irradiada en la dirección más favorecida, y la potencia promedio. En otras direcciones, lógicamente, el dipolo debe irradiar una energía inferior al promedio; la antena dipolo no genera potencia. Polarización La polarización de una antena depende de la dirección del campo eléctrico y se mide con referencia a la tierra, siendo una polarización horizontal una en la que el campo eléctrico es paralelo a la horizontal de tierra.

Cuando la antena dipolo es paralela al plano de la tierra, la componente eléctrica de la onda es paralela al plano de la tierra: se dice que tiene polarización horizontal. Cuando la antena dipolo es perpendicular al plano de la tierra, la componente eléctrica de la onda es emitida perpendicularmente al plano de la tierra: se dice que tiene polarización vertical. En HF, y en VHF en clase de emisión banda lateral única se prefiere la polarización horizontal, y en VHF en frecuencia modulada, la polarización vertical. Impedancia La impedancia de un dipolo de base y en el espacio ideal es de 73 Ohms. En la práctica, la impedancia real será una función importante de la longitud. La impedancia característica de un dipolo replegado y en el espacio ideal es de 300 Ohms. Antena Yagi Cuando a un dipolo se le antepone un parásito delante director, ligeramente más corto, y otro parásito detrás reflector, ligeramente más largo, se obtiene una antena Yagi.

Acortamiento eléctrico

La longitud real de un dipolo respecto a su homólogo ideal es un 5% menor. A ese efecto de bordes se lo llama acortamiento eléctrico.

Derivados del dipolo Antena Yagi Cuando a un dipolo se le antepone otro/s elemento/s (varilla o tubo) delante, directores, ligeramente más cortos (cada uno un 5% más corto que el anterior y ligeramente más separado que el anterior, sucesivamente), y otro elemento (varilla o tubo) detrás, ligeramente más largo (5%) y a una distancia de entre 0.10 y 0.25 de onda, se obtiene una Antena Yagi.

Una antena de este tipo se utiliza principalmente para recibir señales de televisión, tanto en VHF como en UHF. Su peculiaridad es que por cada elemento que se le añade aumenta su ganancia de forma que cuantos más elementos más ganancia se tiene en el dipolo. Asimismo con cada elemento parásito que se le agrega (por delante) más acusada es la direccionalidad de la antena y más cerrado es el ángulo de recepción. Lo mismo se podría decir si se usa este tipo de antena Yagi para transmitir: cuantos más elementos más ganancia de transmisión y más directividad se obtiene, con lo que con una determinada potencia de emisión y una antena de alta ganancia se pueden obtener un haz radioeléctrico concentrado hacia una determinada dirección y más larga será la distancia, lineal, a la que se puede enviar las señales.