Date post: | 04-Aug-2015 |
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FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
ANTENAS LINEALES
Profesor:
Ing. Jaime Vallejos Laos
Alumnos:
Escorza Usquiza, Cesar Eduardo 090584H
Olsson Rivas, Bruno Sven 090595J
Ramírez Barrera, Robert Stward 090599e
Sánchez Mosayhuate, Joseph Kevin 090629A
Valencia Torres, Edwin Jhonny 090642h
2012-A
Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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Antenas
INTRODUCCIÓN
La presente investigación nos ingresa al basto mundo de las antenas lineales, cuyo uso está muy
divulgado y puesto en práctica en todo el mundo. El poder conocer estos importantes conceptos nos
brindará un enfoque hacia esta área tan necesaria e interesante de nuestra carrera.
La misión de un antena es radiar la potencia que se le suministra con las características de la
direccionalidad adecuadas a la aplicación.
Por ejemplo, en radio difusión o radios móviles se querrá radiar sobre la zona de cobertura de forma
omnidireccional, mientras que en radiocomunicaciones fijas interesara que las antenas sean
direccionales.
En general, cada aplicación impondrá unos requisitos sobre la zona del espacio en la que se desee
concentrar la energía. Así mismo para poder extraer información se ha de hacer de captar en algún
punto del espacio la onda radiada, absorber energía de esa onda y entregarla al receptor, de esta
forma nos damos cuenta que existe dos misiones básicas de una antena, las cuales son transmitir y
recibir, imponiendo para cada aplicación condiciones particulares.
Hemos querido condensar la información y expresarla en conceptos simples y puntuales, apuntando
directamente a la parte aplicativa de cada tipo de antenas. Así mismo, hemos colocado una guía de
como elaborar cada uno de las antenas menciondas, pudiendo partir de estos breves tutoriales para
iniciar pequeños proyectos relacionados a las antenas con el fin de ir poco a poco incrementando el
nivel de nuestro conocimientos y ver en la practica la aplicación de nuestros conceptos teoricos.
(Antena Yagi)
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Antenas
DEFINICION DE ANTENA
La función de una antena es facilitar que las señales electromagnéticas que viajan dentro de la guía
de onda se escapen hacia el espacio libre con la mayor eficiencia posible. Podemos ver la antena
como un acoplador o adaptador entre el medio de propagación limitado de la guía de onda y espacio
libre.
La antena es un eléctrico especial, realizando con el fin de que radie al espacio o reciba del espacio
energía electromagnética.
Una antena transmisora es la que se conecta a la salida de un transmisor para distribuir al espacio la
señal de la radio frecuencia generada mientras que una antena receptora es un componente
designado a la captación de las ondas electromagnéticas procedentes de una antena transmisora más
o menos lejana.
En ambos casos, el principio de funcionamiento es el mismo. Esto significa que el cálculo, las
funciones y características de una antena destinada a la transmisión son también válidos para una
antena receptora. Así pues, una antena apropiada para emitir del mejor modo posible (con el
rendimiento más lato) una señal de una determinada frecuencia, es apropiada también para recibir
del mejor modo posible una señal de iguales características.
A pesar de esa reciprocidad de empleo las antenas transmisoras se construyen con una estructura
algo diferente a las receptoras. Ello se debe a los motivos que a continuación se indica y son
comprensibles fácilmente
En primer lugar las antenas emisoras al recibir toda la potencia que suministra el transmisor
deben realizarse de modo que toleren fuertes corrientes y tensione. Por el contrario, esta
condición no es necesaria para las antenas receptoras que son atravesadas por señales muy
débiles determinadas por los campos electromagnéticos presentes en el espacio y
generados, muchas veces, a grandes distancias.
En segundo lugar, los transmisores suelen funcionar de la misma frecuencia (o banda de
frecuencia, más bien reducida) y, por lo tanto las dimensiones de sus antenas se calculan
expresamente con precisión para obtener el máximo rendimiento a la frecuencia de emisión.
En cambio los recetores deben captar señales dentro de una amplia gama de frecuencias,
por los que las antenas de recepción no se prevén, excepciones para una frecuencia
concreta sino de manera que proporcionen un buen rendimiento sobre una amplia gama.
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Antenas
PARAMETROS GENERALES DE UNA ANTENA
Esta formara parte de un sistema, por lo que tenemos que definirle unos parámetros que la
describan y nos permita evaluar el efecto que va a producir sobre nuestro sistema.
Diagrama de Radiación:
Gráfica que nos muestra las características de radiación de la antena.
Ancho de Banda:
Margen de frecuencia en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas
características...
Directividad:
Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación, a una
cierta distancia r y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio r. La
Directividad se puede calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es
igual a la Directividad multiplicada por la eficiencia.
Ganancia:
Es la Relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección del máximo a una distancia r y
la potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de radio r. la eficiencia de
una antena es la relación entre ganancia y la directividad. Dicha relación coincide con la relación
entre la potencia total radiada y la potencia entregada por la antena.
Impedancia de Entrada:
Es la impedancia de la antena en sus terminales. Es la reacción entre tensión y corriente de entrada,
Z=V/I. La impedancia es compleja. La parte real de la impedancia se le denomina Resistencia de
antena y la parte imaginaria es la reactancia. La resistencia de la antena es la suma de la resistencia
de radiación y la resistencia de pérdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se anula su
reactancia de entrada.
Anchura de haz:
Es el parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación, se puede definir el ancho de haz a -
3dB, que es el intervalo angular en que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad máxima.
También se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal
del diagrama de radiación, entre los dos ceros adyacentes al máximo.
Polarización:
Las antenas crean campos electromagnéticos radiados, la polarización electromagnética es una
determinada dirección, que puede ser lineal, circular o elíptica. La polarización lineal puede tomar
distintas orientaciones verticales y horizontales, la polarización circular y elíptica a derechas o a
izquierdas según el sentido de giro del campo (observando alejándose de la antena).
Relación delante/atrás:
Es la relación entre la potencia radiada en la dirección principal y la potencia radiada en la dirección
opuesta.
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Antenas
ANTENAS LINEALES
Son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que tiene una sección despreciable
con respecto a la longitud de onda de trabajo. Las dimensiones suelen ser como un máximo de una
longitud de onda. Se utilizan en las bandas MF, HF, VHF y UHF
Antenas muy sencillas y de fácil construcción, pero no por ello nos condicionan el rendimiento. Si
es cierto que se necesita espacio para poder instalarlas, pero de poder hacerlo, los resultados están
garantizados.
La mayoría de estas antenas se pueden colocar horizontálmente o en "V" invertida, estas últimas
hay que tener en cuenta, que no estén cerradas menos de 90º grados, si nó, el rendimiento es nulo.
Colocadas horizontalmente, son más bi-direccionales, en cambio en "V" invertida son
omnidireccionales.
Tipos de antenas lineales
El monopolo vertical
El dipolo y su evolución, la antena Yagi
La espira
La hélice
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Antenas
MONOPOLO VERTICAL
El monopolo vertical o antena vertical es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo
irradiante en posición vertical.
A 1 MHz de frecuencia central, la longitud de onda es de 300m, por lo que un dipolo en λ/2 deberá
medir 150m. Esto es bastante complicado de conseguir. Y por si fuera poco, nos encontramos con
otro problema, el suelo.
Para solucionar esto, es decir, utilizar antenas más pequeñas, se utilizan los monopolos. Siguiendo
con el ejemplo anterior, si colocamos el dipolo de 150m en el suelo, este se comportará como una
antena de 300m en el espacio libre.
Plano de masa
Se considera que el monopolo no es una antena completa, y que necesita ser completada por
un plano de masa para poder funcionar correctamente. Realmente la antena funciona correctamente
sin este plano de masa, pero la eficiencia es mucho menor.
Ese plano de masa puede ser natural (por ejemplo, una superficie de agua salada), o bien artificial
(una serie de conductores que se unen en la base del monopolo). Lo que se hace normalmente es
crear un plano metálico ficticio, enterrando conductores por debajo de la antena, lo que hace subir la
conductividad, y con ello decrecen las pérdidas (aumenta la eficiencia).
Algunas personas aseguran poder hacer funcionar el monopolo supuestamente sin plano de masa.
En realidad, en ausencia del plano de masa éste es reemplazado por todo objeto circundante,
incluyendo la tierra. Eso hace que si los objetos circundantes son malos conductores, habrá grandes
pérdidas y la antena no será eficiente.
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Antenas
Comparación con el dipolo
Tenemos la misma configuración que con un dipolo largo, pero radiando sólo en la mitad del
espacio, por lo que la potencia que radia el monopolo es la mitad que la radiada por el dipolo largo.
Prad mono = Prad dipolo/2
Consecuentemente, la resistencia de radiación del monopolo es la mitad del dipolo largo.
Rrad mono = Rrad dipolo / 2
Y la directividad será el doble.
Dmono = 2 * Ddipolo
APLICACIONES
El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en vehículos. En ellas, el
cuerpo metálico del vehículo sirve de plano de masa.
A causa de la popularidad de la VHF móvil en la banda de 2m, la antena más común es el
monopolo vertical. Eso explica a su vez que en la banda de 2m la polarización en la clase de
emisión F3E (Frecuencia Modulada o FM) sea la polarización vertical.
El monopolo vertical es muy usado en las expediciones de radioaficionados, sobre todo desde
islas o costas. El diagrama de emisión del monopolo vertical muestra emisiones sumamente
rasantes, lo que garantiza que la energía esté concentrada a pocos grados por encima del
horizonte, favoreciendo así el alcance máximo por reflexión en la ionosfera; las extensiones de
agua salada son espejos ideales para las ondas HF, que les sirven de plano de masa.
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Antenas
ANTENAS DIPOLOS
El dipolo es la antena más elemental, aunque la más popular a través de los tiempos. Su extrema
sencillez de manufactura, unida a una buena prestación aunque básica, ha logrado indiscutiblemente
ser la antena más usada en el ámbito radial de HF
Consideraciones mínimas para el buen desempeño de un dipolo
- Cada segmento debe ir aislado en sus extremos: el punto de ataque o toma de coaxial irá al centro.
- Cada brazo debe medir 1/4 de onda con respecto a la frecuencia central de trabajo.
- La altura mínima desde la superficie del suelo, también será de 1/4 de onda.
- La longitud del cable coaxial deberá ser igualmente un múltiplo aproximado de 1/4 de onda
- En el punto de ataque es conveniente situar un balún de relación 1:1
- Para ajuste de la R.O.E. se deberá acortar o alargar levemente el largo de los elementos o también
variando el ángulo de de caída de los mismos.
Reglas básicas
- A mayor altura del dipolo, ángulo más bajo de disparo, mayor ganancia
- A mayor despeje de elementos circundantes menor alteración a los lóbulos de disparo, mayor
ganancia.
- A mayor grosor del cable irradiante utilizado, mayor anchura de banda, ajuste menos crítico.
NOTA:
Debemos recordar que en todos los casos las impedancias nominales de estas antenas pueden variar
si no se instalan a las alturas predeterminadas.
Una antena instalada baja o alta o con elementos parásitos a su al rededor hace que varíe la
impedancia en su punto de alimentación.
Es por eso que cada vez que ajustamos una antena debe usar un dip meter para averiguar dónde
resuena, un puente de ruido, para saber que impedancia tiene y por último un wattimetro o medidor
de ROE para conocer las tensiones reflejadas.
Hoy en día existen analizadores de antena que permiten realizar todas las mediciones con un mismo
instrumento.
Para el caso de las bajadas con cables coaxiles recordemos que deben cortarse las bajadas en los
múltiplos pares de ½ longitud onda, sino la medición de las antenas abajo será incorrecta.
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Antenas
DIPOLO COMÚN
Fórmula para calcular un dipolo de media onda, para bandas de HF:
Longitud =142,5/F(MHz.), el resultado en metros.
Si se cuelga la antena en forma extendida la impedancia aproximada es de 75 ohm por lo que se
deberá bajar con un coaxil de 75 ohm.
Si se baja con un coaxil de 50 ohm la mínima ROE será siempre de 1.5.
DIPOLO MULTIBANDA
En este dipolo multibanda se calcula la longitud de de los radiantes igual que el anterior,como si
fueran dipolos individuales, alimentados con una sola bajada de cable coaxial de 75 Ohm. Idem
anterior
ANTENA SLOOPER O DIPOLO INCLINADO
Con esta configuración, para que rinda la antena optimamente, el cable de alimentación debe estar
perpendicular con la parte radiante. Bajada cable 75 ohm, idem anterior.-
Esta antena es monobanda y direccional para donde fue inclinada.- El ángulo de inclinación debe
ser de 45 grados.
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Antenas
ANTENA HERTZ
Antena multibanda para 10,20,40, y 80m.(No funciona bién en 15m). Está también la versión corta
y las medidas de los radiantes son 14m. y 6,70m
DIPOLO G5RV
Una antena sencilla y fácil de construir, con un rendimiento óptimo cuando está elevada del terreno
más de 1/2 longitud de onda.
Está la versión corta que tiene por rama 7,77m. y de escalerita 4,57m.
Puede usarse para la alimentación, unicamente escalerita o amphenol de 300 ohmios sin intercalar
el balun,pero es necesario el uso del acoplador de antenas.-
Muchos usan un coaxil de 50 ohm, pero no es lo correcto, la diferencia de impedancia no se adapta
de la manera que normalmente la conectan.
DIPOLO WINDOM VERSION 1
Es una antena multibanda, esta configuración permite trabajar las bandas de 10, 15,20,40 y 80
metros. Si no se dispone de espacio suficiente para su instalación,hay una versión corta que trabaja
hasta la banda de 40m. el tramo corto sería de 6,85m y el largo de 13,60m. Las medidas de los
bigotes se mantendrían igual
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Antenas
DIPOLO WINDOMCAROLINA
Multibanda que trabaja todas las bandas incluidas las WARC, tiene un gran rendimiento, pero es
necesario usar el acoplador de antenas.
ZEPELLIN
Antena multibanda alimentada por un extremo con línea escalerita de 450 ohmios. Hay una versión
corta y la longitud del radiante es de 20,40m.Hay que usar acoplador.
ZEPELLIN CON ALIMENTACION AL CENTRO
Igual que la anterior pero alimentada en el centro. Las medidas de la escalerita cambian en la
versión larga son de 23,60m. y la corta12,80m.
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Antenas
DIPOLO PLEGADO
Dipolo monobanda, excepto el que está cortado para la banda de 40m. que también resuena en 15m.
La mayor ventaja de esta antena es que posee una gran anchura de banda,su rendimiento también es
magnífico. Se calcula su longitud como cualquier dipolo de media onda. En su construcción no es
necesario cortar los cables, puede hacerse con un único cable que se dobla en los aisladores. Las
medidas de los separadores varían según a la frecuencia que esté cortada la antena. Para 80m. es de
20cm., para 40m. es de 15cm., para 20m. es de 10cm.,y para 10m. es de 5cm. Esta antena se puede
construir también íntegramente con amphenol de 300 ohm.
ANTENA TRIBANDA
Esta es una antena tribanda de dipolos verticales. La parte central es metálica, se puede aprovechar
de una vieja antena de BC por ejemplo, la parte superior que la cruza esta hecha de material aislante
como puede ser cualquier plástico o nylon, tiene una longitud de 1m. En la base salen 6 radiales que
actúan como plano de tierra, dos por banda de 5,2'5,y 3'75m. Es una antena que está polarizada
verticalmente, de gran efectividad, y no se necesita un gran espacio para instalarla.
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Antenas
ANTENAS YAGI
Es como una antena receptora de UHF, ella consiste en en un dipolo alimentador (feeder) colocado
sobre una estructura en donde se localiza un dipolo receptor, y otros directores. El Feeder tiene un
tamaño levemente inferior a la mitad de la longitud de onda a captar, el receptor es 5% más grandes
y los directores son sucesivamente 4% más pequeños que el feeder. Este tipo de antena mejora la
resolución angular del dipolo. Es la más usada por aficionados.
Funcionamiento
En virtud del principio de reciprocidad, se puede demostrar que las propiedades
(impedancia, ganancia, etc.) de una antena cualquiera son las mismas tanto en emisión como en
recepción. Como es más fácil de comprender el funcionamiento de una antena Yagi-Uda en
transmisión que en recepción, comenzaremos por una antena en transmisión.
Como ya se ha mencionado, una antena Yagi-Uda está formada por un elemento
alimentado (conectado al emisor o al receptor) formado por un simple dipolo o un dipolo
doblado llamado también "radiador" de manera inapropiada, ya que en la antena Yagi-Uda todos los
elementos irradian de manera comparable. Además de ese elemento, la antena tiene uno o varios
elementos aislados llamados, injustamente, elementos parásitos. La corriente que circula en
el elemento alimentado irradia un campo electromagnético, el cual induce corrientes en los
"elementos parásitos" de la antena. Las corrientes inducidas en esos elementos irradian también
campos electromagnéticos que a su vez inducen corrientes en los demás. Finalmente la corriente
que circula en cada uno de los elementos es el resultado de la interacción entre todos los elementos.
El elemento alimentado. La fase de la corriente que circula en el elemento parásito dependerá de la
distancia entre los dos elementos y de la longitud y diámetro de este último. La amplitud también
dependerá de lo mismo pero mucho menos y será, de todas maneras, de la misma magnitud que la
corriente del elemento alimentado.
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Antenas
Coloquemos el elemento parásito delante del elemento alimentado a una distancia de (donde es
la longitud de onda) y ajustemos su longitud para que la corriente tenga un retardo de fase
de . En ese caso, el cálculo muestra que la corriente en el elemento parásito es 1,19
veces la corriente en el elemento alimentado. El campo radiado hacia atrás será la suma del campo
producido por el elemento alimentado más el campo producido por el elemento parásito. Pero éste
último ha sido emitido con un retardo de 144° y como debe recorrer una distancia adicional
de sufrirá un retardo adicional de 36°, lo que hace que, hacia atrás, los campos emitidos por los
dos elementos estarán en oposición de fase. En cambio, hacia adelante, el campo emitido por el
elemento parásito, ganará 36° (en lugar de perderlos) y su retardo de fase no será más
que . La suma de los dos campos será máxima.
En el caso particular de este ejemplo, la amplitud E del campo eléctrico de la onda electromagnética
radiada hacia adelante en una dirección es donde es el
campo producido por el elemento alimentado si estuviese solo. La ganancia es de 8,96 dBi.
Este tipo de elemento parásito, situado delante el elemento alimentado y que refuerza el campo
hacia adelante, se llama director. Los elementos situados detrás y que refuerzan el campo hacia
adelante se llaman reflectores. Pero no hay que confundirlos con las superficies o rejas reflectoras
utilizadas en otros tipos de antenas.
Generalmente se ponen uno o dos reflectores y uno o varios directores. Se calculan las posiciones y
las dimensiones de manera que las fases de las corrientes resultantes sean tales que la adición de los
campos sea mínima hacia atrás y máxima hacia adelante.
Eléctricamente, el costo de esta directividad es una disminución de la parte resistiva de la
impedancia de la antena. Con una misma corriente de alimentación, el campo radiado es más débil.
Se compensa este inconveniente remplazando el dipolo alimentado por un dipolo doblado.
Para la antena en recepción, la fase y la amplitud de las corrientes inducidas en los elementos por el
campo incidente y los demás elementos hace que la corriente inducida en el elemento alimentado
(ahora conectado al receptor) sea máxima para los campos que vienen de delante y mínima para los
campos que vienen de detrás.
Elementos de una antena Yagi:
1.- Elemento conductor
2.- Reflectores
3.- Directores
4.- Cable.
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Antenas
APLICACIONES
Antena direccional de FM YAGI-UDA
Sea para mejorar la recepción de emisoras locales y semilocales, atenuar interferencias o hacer DX, una antena direccional es lo que se precisa para recepción correcta de FM.
Antenas Yagi para teléfonos inalámbricos
Para locutorios y teléfonos fijos inalámbricos que están en lugares muy alejados y que tienen
problemas de comunicación y evitamos que tengan ruidos, cortes y/o interferencias, teléfonos de
todas las marcas, también los asesoramos en la instalación de las antenas, y mini repetidoras
celulares para lugares muy escondidos
(Véase anexo: Construcción de antena Yagi)
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Antenas
ANTENAS ESPIRA
Una antena de espira es, como el nombre lo indica, una antena compuesta de al menos una espira de
un conductor. Se la puede considerar como un dipolo cuyos brazos se repliegan hasta formar una
espira circular. Todas las antenas de espira son fuertemente direccionales ; la dirección privilegiada
está en el plano de la espira, mientras que la recepción es mínima en la dirección perpendicular al
plano de la espira.
La antena loop circular de una espíra tiene como principio de operación un embobinado primario y
un secundario; es por eso que ésta antena también se conoce como antena magnética.
La antena de Magnética fue empleada ampliamente en sistemas militares, aunque se la conocía mas
por el nombre de cuadro o loop. Generalmente está formada por una espira conductora, aunque
podrían ser más, formando una circunferencia, cuadrado, hexágono u octógono, cuyas dimensiones
físicas pueden variar desde 30 o 40 cm de diámetro, hasta varios metros, según la frecuencia y el
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Antenas
rendimiento esperado. La inductancia de la espira habitualmente está sintonizada por un
condensador variable. La antena se acopla a la línea de transmisión por medio de un eslabón o un
acoplamiento capacitivo tal como se muestra en la figura.
El eslabón de acoplamiento tiene un diámetro que será aproximadamente 1/5 a 1/6 del diámetro del
loop para una correcta adaptación a una línea de 50 Ohms.
Las principales ventajas de éste tipo de antena son:
• No requiere una altura mínima de 0,15 de onda, como los dipolos de ½ onda.
• No se requieren puntos donde sujetar los extremos.
• No requiere el espacio ocupado por los radiales.
• Es más o menos portable y de fácil instalación.
• Al ser de banda ancha, puede ser utilizada para más de una banda
Por todo lo anterior, resulta una antena ideal cuando hay restricciones de espacio o para operar en
las salidas al campo o camping especialmente en las frecuencias más bajas de HF.
Sus principales desventajas son:
• El reducido ancho de banda operativo, que requiere la re sintonía del condensador cuando se
cambia de frecuencia. Para ello, generalmente se requiere un control remoto.
• No se puede emplear en potencias altas, pues su altísimo "Q" hace que en bornes del condensador
aparezcan tensiones muy altas.
• Debe cuidarse mucho su construcción desde el punto de vista eléctrico, (uniones, soldaduras, etc)
o su rendimiento puede llegar a ser totalmente inaceptable.
Al ser una antena de polarización vertical, la reflexión en tierra está en fase con la producida por la
antena de forma que ambos campos se suman. Precisamente por esto la podemos instalar tan baja
como queramos sin que se registren pérdidas considerables. En las antenas dipolo (en polarización
horizontal) al estar en contrafase ambos campos se anulan, por eso requieren ser colocadas
relativamente altas respecto al suelo.
Teniendo en cuenta que el rendimiento de una antena viene determinado por la resistencia de
radiación respecto a la resistencia de perdidas (conductores, dieléctricos, tierra, etc.) y que en la
antena magnética dependen de la resistividad de su conductor y de su condensador de sintonía, es
relativamente fácil conseguir en la banda de 40m. que con una antena de solo 3 m. de diámetro se
obtenga un rendimiento similar al de un dipolo y que además puede instalarse a baja altura.
Para conseguir minimizar las perdidas resistivas es necesario emplear un material que sea muy buen
conductor, como el cobre, El aluminio ya se considera una solución de compromiso. El conductor
deberá tener un diámetro mínimo de 25 o 30 mm. Las uniones, si las hay, tienen que ser
eléctricamente perfectas, preferentemente soldadas (con plata, a ser posible) y las conexiones al
condensador variable mediante cinta o tubo aplastado.
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Antenas
Si la antena ha de emplearse solo en recepción, su realización no será tan exigente y podrá
emplearse un condensador normal de bajo aislamiento, ya que una pérdida de 10 o 15 dB no será
tan importante.
La antena magnética o de cuadro forma un circuito resonante serie y como las perdidas resistivas
tienen que reducirse al máximo para obtener un buen rendimiento, el "Q" resultante es
extraordinariamente alto por lo que el ancho de banda es muy estrecho. Esto obliga a resintonizar el
condensador al variar ligeramente la frecuencia. Debido a tan alto "Q" con tan solo 100 Watios,
aparecen en bornes del condensador, tensiones del miles de voltios.
Antenas de espira corta
Se distinguen dos tipos de antenas espira: aquellas en las cuales la circunferencia de la espira es del
orden de la longitud de onda de recepción, y aquellas en las cuales la circunferencia de la espira es
menor a un cuarto de la longitud de onda de recepción: se las llama antenas de espira corta. La
mayoría de las antenas de espira utilizadas en recepción, son de aproximadamente un décimo de la
longitud de onda. Las antenas de espira corta son llamadas también antenas magnéticas, porque son
más sensibles a la componente de la onda electromagnética. La tensión en bornes de una antena de
espira corta puede ser fuertemente aumentada, si se lleva la antena a su resonancia con la ayuda de
un condensador variable. Como la antena de espira corta es pequeña con respecto a la longitud de
onda, la corriente en la antena está prácticamente en fase. Por lo tanto, las ondas que atraviesan la
antena perpendicularmente al plano de la espira se anularán las unas a las otras, mientras que
aquellas que la atraviesan paralelamente al plano de la espira causarán una corriente máxima. Este
comportamiento es opuesto al de las antenas de espira de dimensiones del orden de la longitud de
onda.
Antenas de espira larga
Las antenas de espira normales se comportan de manera similar al dipolo, exceptuando el hecho de
que los extremos del dipolo se tocan. La geometría puede ser variable: un círculo, un triángulo (en
cuyo caso se la llama antena Delta), un cuadrado e incluso un octógono. Las antena de espira de
geometría circular tiene una ganancia mayor que las otras formas, ya que la ganancia de la antena es
directamente proporcional al área delimitada. Sin embargo, las antenas circulares son difíciles de
construir si el conductor no es rígido. Por esa razón, las antenas con geometría de cuadrados o
triángulos son comunes. Dada su directividad, las antenas loop son inmunes al ruido. Su
sensibilidad máxima se sitúa en el plano de la espira, mientras que la sensibilidad mínima se
encuentra en el plano paralelo a la espira.
Antenas para ondas medias
Las antenas de espira para ondas medias necesitan captar ondas de gran longitud de onda. Por esa
razón, a veces es necesario utilizar varias espiras. La sintonía se hace con un condensador variable,
y a veces se utilizan núcleos de ferrita para aumentar su apertura.
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Antenas
APLICACIONES
Las antenas de espira, al ser fuertemente direccionales, permite hacer goniometría y
radiolocalización. Por triangulación, con dos o tres medidas de ángulos es posible localizar un
transmisor.
(Véase anexo: Construcción de antena espira)
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Antenas
ANTENAS HELICOIDALES
La antena helicoidal más populares (a menudo llamadas una "hélice") es una antena de onda que se
propaga en forma de un sacacorchos que produce la radiación a lo largo del eje de la hélice. Estas
hélices se conocen como axial modo antenas helicoidales. Los beneficios de esta antena es que tiene
un ancho de banda de ancho, es de fácil construcción, tiene una impedancia de entrada real, y puede
producir polarizada circularmente campos.
La base geometría se muestra en la siguiente figura.
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Antenas
APLICACIONES
Estas antenas son usadas normalmente en radios de comunicación portátiles en la banda VHF (30-
150 MHz), con el fin de reducir el tamaño del radiador a longitudes apropiadas.
Antenas para walkie-talkies
Las antenas helicoidales son sumamente utilizadas en las radios portátiles de tipo walkie-talkie,
como los PMR446. En efecto, el hecho de enrollar el monopolo en forma de hélice reduce
sensiblemente el largo de la antena, reduciéndola a dimensiones razonables; así, una antena
monopolo vertical que mediría 17 cm para la banda de radioaficionados de 70 cm, mide apenas
cinco o seis en su forma helicoidal. La antena está enrollada en una vaina de caucho, lo que la hace
flexible y evita que se rompa fácilmente.
Antenas para recepción satelital
Otras antenas helicoidales son utilizadas en UHF para recibir señales satelitales (1575.42Mhz). En
efecto, la polarización de la antena helicoidal es circular, lo que es sumamente favorable para la
recepción de satélites. Estas antenas se fabrican con las espiras separadas un poco menos que el
diámetro mismo de la hélice.
Antenas Halo
Caso límite de una antena helicoidal, se usan sobre todo en VHF. Son omnidireccionales y tienen
buena ganancia.
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Antenas
[ANEXOS]
CONSTRUCCIÓN DE
ANTENAS LINEALES
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Antenas
CONSTRUCCIÓN DE UNA
ANTENA DIPOLO
Esta es una breve guía de cómo realizar una antena dipolo casera, para poder asi comprender mejor
su funcionamiento.
MATERIALES
4 cms. Teflón de 12 mm de diámetro
60 cms. Coaxial LMR400 o RG213
30 cms. Cañeria de cobre de 3/8í pulgadas (Ferreterias)
8 cms. Barra de bronce (Maquimetal)
10 cms. Cable elactrico de 2,5mm
HERRAMIENTAS IMPORTANTES
Pia de metro.
Calculadora científica
Cautin de 80 Watt
Marco de sierra
Hoja de sierra de dientes gruesos
Broca de 2 mm de diámetro
EL BALUN
La base del proyecto es la buena adaptación de impedancia y esta tarea la hace el Balon, que se hace
con cañeria de cobre de 3/8 pulgadas
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ALGUNOS CÁLCULOS BÁSICOS PARA COMENZAR.
Estos calculos elementales nos acompañaran en la construcción del proyecto. No deje de
considerarlos.
La imagen de abajo muestra una secuencia de la antena, al centro de esta imagen que es el corte de
la antena se puede apreciar en el interior la linea axial.
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PIEZAS PARA TORNEAR
Quien haga este trabajo debe tener el detalle de que se encuentra en la siguiente imagen. Las piezas
a tornear se fabrican en Bronce y el elemento radiante que se muestra en la imagen esta hecho con
cable para instalaciones elactricas de 2,5 milimetros de sección. En la otra imagen se aprecian las
dimensiones de los aisladores de Teflón.
Una vez que se tengan listas las piezas del Balun comenzar a ensamblar y terminar la antena, para
ello comience por marcar las perforaciones de 2 milímetros en uno de los extremos de la cañería de
cobre. Después de hacer las perforaciones se debe trazar una línea a lo largo de la cañería cuya
longitud es de 32,5 milímetros, tal como muestra la imagen del centro, continúe haciendo el corte
de la ranura con un marco de sierra. Esta ranura debe ser de 1,5 de ancho, retire las rebabas limpie
el interior del tubo que en todo momento deberá estar libre de viruta metálica y grasa. También
tenga siempre presente la imagen del Balun.
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Despues de terminar el trabajo de la cañeria proceda a preparar el cable coaxial descubriendo la
malla unos 15 cm. Posteriormente vuelva la malla hacia atrás por sobre la cubierta del cable coaxial
(puede verse en las imágenes como queda la malla). Enseguida con un cuchillo saque la cubierta
aislante teniendo la precaución de hacerle corte a 2 milímetros desde la doblez de la malla.
Acto seguido, con mucho cuidado, debe estañar los puntos de conexión. Haga esto con soldadura
para conexiones electrónicas. Tenga cuidado con el aislante del coaxial. Despuas, introduzca el
coaxial a travas del tubo de cobre como muestra la imagen.
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Luego comience por soldar la pieza axial del Balon. Enseguida limpie bien el flux (el fundente que
trae la soldadura) y saque los excedentes de soldadura que hallan quedado. A continuación, instale
los dos aisladores de teflón. Atención. Por ningún motivo utilice pasta de soldar como fundente en
este proceso.
Una vez que este centrada y en su lugar la línea axial del Balun, debe soldar el elemento excitado
del dipolo. Una vez más tenga cuidado al realizar estas soldaduras. Mientras más prolijo sea el
trabajo y cuidadosas las terminaciones más posibilidades tendrá de obtener buenos resultados.
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En estas imagenes están destacadas las dimensiones fisicas del dipolo para la frecuencia de trabajo
(Canal 6 - 2.436 GHz.)
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CONSTRUCCIÓN DE UNA
ANTENA YAGUI
(17 dBi - 2.4GHz)
Materiales
1 metro de Alambre de Cobre de 2mm
1 Liston de Madera de 2.5 x 2.5 cm de 55 cm de largo (no es de mucha Importancia el alto y el
ancho, pero debe ser Firme)
60 cm de Caño Plastico y sus Tapas ciegas
1 pedazo de Tergopol
2 Precintos Plasticos
Cable RG-58 Unifilar (Se consigue como Cable de Celular de Baja Perdida)
Herramientas
Pistola de Silicona
Calibre
Alicate
Soldador y estaño
Estos son los calculos de ganancia y propagacion de la antena que vamos a contruir
Paso a Paso
Empezamos por cortar el alambre de cobre con las medidas lo más precisas posibles.
Son muy críticas las medidas. Y marcaremos el medio de cada elemento con una fibra. y las
diferenciamos de alguna forma para que no se mezclen. Ya que tienen diferentes medidas.
Dejando 5cm, marcamos el listón y le hacemos las ranuras para los elementos, lo más exacto
posibe. y marcamos el medio del listón.
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Empezamos a colocar los elementos en su posición correcta y haciendo coincidir el medio de cada
elemento con el del listón.
Empezaremos a colocar desde el ultimo, dejando los 3 primeros para después.
Todos los elementos Colocados.
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Se puede ver que dejamos los 3 primeros para lo último, ya que entre estos tres se define el buen
funcionamiento de nuestra antena.
Con la pistola de silicona pegaremos todos los elementos al listón, con mucho cuidado de que no se
muevan.
Colocamos el primer y el segundo elemento y lo pegamos con la pistola.
Se puede ver que el segundo (el dipolo) está cortado en dos partes exactamente iguales y la suma de
los dos tiene que dar el largo del 2do elemento.
Pelamos el cable y lo soldamos a las dos partes del 2do elemento. Evitando dejar ningún pelito
suelto y tratando de hacer una buena soldadura.
Una vez soldado el cable, ponemos el segundo elemento, evitando que las dos partes se toquen, de
lo contrario nuestra antena no funcionaría o podríamos quemar nuestra placa de red.
Una vez firme el segundo elemento le ponemos precintos al cable, para evitar tirones.
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IMPORTANTE:La posicion de la Antena va a depender del Otro Punto, si tenemos una
Omnidireccional, nuestra antena tiene que estar con los elementos verticales, no como esta en la
foto.
El tergopol es lo que mantendra centrada a la antena dentro del caño plastico.
Antes de meterla en el caño y despues de soldarle la ficha correspondiente a la otra punta del cable,
es conveniente hacer unas pruebas.
Para la fijacion usaremos una abrazadera para caños fijada en la tapa trasera del caño plastico.
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CONSTRUCCIÓN DE UNA
ANTENA ESPIRA
Veremos aquí la construcción de la antena loop diseñada, usando un cable de los que se usan para
telefonía. Este tipo de cable telefónico vienen con 8 cables internos identificados con colores.
La antena consiste en un aro de aproximadamente 1/2 metro de diámetro, el que se realizó con
alambre rígido. Posteriormente se montó el cable sobre este aro, siguiendo la misma forma de
círculo, y se sujetaron los cables internos con cinta aisladora.
Luego se pelaron los extremos de cada uno de los cables internos del cable telefónico. Se debe tener
en cuenta que lo que se intenta hacer es una gran bobina, con bobinado primario y secundario.
Primero elegimos el color del cable para el secundario, el marrón. Seguidamente se empezó por la
punta izquierda y se elegió un color para el primario, el blanco; luego se tomó al extremo blanco en
la punta derecha y se unió con otro color de la punta izquierda, y así se fueron conectando los cables
consecutivamente (bien soldados) hasta terminar con todos los colores.
Nos quedaron dos puntas de este primario, formando una bobina continua hecha de 7 cables
diferentes, en este ejemplo la punta izquierda será de color BLANCO y la derecha con el último
color que nos quedo, el amarillo. Ese será todo el bobinado primario, que va conectado a un
condensador variable de 365 ó 410 pF (dial de radios viejas). Los dos extremos del cable marrones
(bobinado secundario) irán directamente al receptor.
Se tuvo en cuenta que la longitud del cable comprado se calculo en base al perímetro de la
circunferencia del aro, entonces:
Perimétro = 3,14 x 53 cms. = 1,66 metros de cable.
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CONSTRUCCIÓN DE UNA
ANTENA HELICOIDAL
Estos son los materiales y las herramientas que hemos utilizado para crear la Antena Helicoidal
Con la ayuda de una sierra para cortar metales, cortamos el tubo de PVC a 55 cm de largo.
Recortamos la plantilla de la espiral (que previamente hemos imprimido) con unas tijeras.
Pegamos la plantilla ya recortada en el tubo de PVC. Lo importante es que la espiral (lineas
diagonales) formen una linea continua. Las lineas verticales no importan si quedan algo
descuadradas.
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Para obtener este resultado hacen falta pegar 3 plantillas a lo largo del tubo de PVC.
Marcamos el recorrido de la espiral con la ayuda del soldador. Al fundirse el plastico, marca un
pequeño "surco" que posteriormente utilizaremos para pegar el hilo de cobre.
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En la foto vemos el mencionado "surco". Se aprecia perfectamente la fundición de plastico de PVC.
El hilo de cobre que vemos en la imagen es el que utilizaremos para recorrer el "surco".
El hilo de cobre tiene que pasar justo por encima del "surco". El hilo utilizado tiene un diametro de
1 mm (pude ser de una medida superior, pero en ningun caso inferior)
Con la ayuda de pegamento instantaneo pegamos el hilo de cobre para que se fije fuertemente al
tubo de PVC.
Hacemos un agujero en la tapa de PVC. Esta tapa nos servira para aguantar la antena(tubo PVC) en
el soporte de la base.
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Cortamos un tercio de la tapa de PVC que utilizare para tapar el tubo por la parte de abajo. La tapa
solo hay que cortar hasta la base.
Introducimos un tornillo bastante largo y una arandela en el agujero que hemos hecho con el
soldador previamente..
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Hacemos los agujeros en la chapa circular(caja galletas danesas) con un taladro. El agujero del
centro de la fotografia es para poner la tapa que hemos visto en la fotografia anterior. Los 4
agujeros que se ven en la parte superior son los necesarios para el Conector N hembra.
Ya tenemos unidos la tapa de PVC (color negro) con el reflector(chapa galletas). En la parte inferior
vemos el "Pincho dorado" de Conector N Hembra que posteriormente soldaremos con el Hilo de
Cobre de la antena "casera".
Fotografia anterior vista desde otro angulo. Esta Tapa que vemos es el soporte de la Antena. El
conector que vemos, es el Conector N Hembra al que haciamos referencia en fotografias anteriores.
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Con un cutex "rascamos" el final del Hilo de Cobre para quitar la capa de protección y asi conseguir
una soldadura perfecta.
Aqui tenemos unido el tubo de PVC con la base, para ello hemos utilizado un pegamento especial
para tuberias de PVC. A continuación hemos efectuado la soldadura con estaño y cobre.
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Este es el resultado de la soldadura. Para verificar que la soldadura es correcta, el color del estaño
debe de ser brillante de lo contrario sería una soldadura fría y perderíamos calidad en la señal
recibida.
Pues aqui tenemos una foto de la "criatura". Esta es la famosa Antena Helicoidal "Casera" que en
teoria deberia de tener unos 20 db de ganancia aproximadamente.