Una Antena convierte la energía eléctrica de alta frecuencia, entregada por el transmisor, en ondas electromagnéticas que pueden viajar por el espacio, llevando la información hacia uno o varios receptores.Cuando Hertz realizó sus primeros experimentos sobre la transmisión inalámbrica de ondas electromagnéticas, empezó a utilizar las antenas. Pero las antenas, tal como las conocemos hoy, se originaron en los experimentos de Marconi y Popov, que desarrollaron las primeras tecnologías sobre este importante aspecto de las radiocomunicaciones.Una antena es básicamente un pedazo de material conductor que está conectado al transmisor. Este conductor es generalmente un alambre de cobre o una varilla de aluminio, material muy utilizado debido a su buena resistencia y bajo peso.Una antena, para que cumpla su función correctamente, debe tener un determinado tamaño, forma y estar construida con materiales especiales.
¿Cómo funciona una Antena?Las antenas se basan en el principio de la radiación producida al circular una corriente eléctrica por un conductor. Esta corriente produce un campo magnético alrededor del conductor, cuyas líneas de fuerza están en ángulo recto con respecto al conductor y su dirección está determinada por la dirección de la corriente. Este campo magnético es variable y sigue las mismas ondulaciones de la corriente eléctrica de alta frecuencia que se le entrega a la antena.
Cuando el transmisor entrega la señal de corriente alterna, ésta aumenta desde cero voltios hasta su máximo valor. Así al llegar al pico máximo de voltaje, la antena adquiere una carga eléctrica positiva. Esta carga produce a su alrededor un campo eléctrico. Cuando la señal de corriente alterna empieza a decrecer de su máximo valor hacia cero, el campo eléctrico también decrece.
Por lo mismo podemos concluir que en una antena existen un campo eléctrico y un campo magnético simultáneos que siguen las variaciones de la señal entregada a ella, y que además son perpendiculares entre sí.
Así resulta una radiación de energías eléctrica y magnética que se unen para formar las ondas electromagnéticas.
El tipo de antena más sencillo consiste en un conductor de suficiente longitud para permitir que la carga eléctrica se desplace de un extremo a otro y viceversa durante cada ciclo de la señal de radiofrecuencia. Se dice entonces que ese conductor es una antena de 1/2 longitud de onda.Hay dos tipos principales de antenas: La antena tipo Hertz, que consiste en una antena horizontal aislada de la tierra con un tamaño de 1/2 longitud de onda de la frecuencia que se desea transmitir. Esta antena está formada por dos alambres y recibe popularmente el nombre de antena dipolo.El otro tipo de antena es el tipo Marconi, que utiliza como uno de sus polos la tierra, y mide 1/4 de la longitud de la onda para transmitir. Este tipo de antena se monta en forma vertical (l/4). La banda de frecuencias CB, de aproximadamente 27 Mhz, corresponde como hemos visto a una longitud de onda de 11 mts. Por lo tanto, la correspondiente antena de varilla de 1/4 de onda deberá ser de 2.75 mts.
De lo anterior deducimos que a longitud o tamaño de las antenas está directamente relacionado con la frecuencia de la señal que se va a transmitir. Mientras más alta la frecuencia, menor es la longitud de onda, y más pequeña debe ser la antenLLas antenas poseen diferentes características con las cuales se puede medir su calidad. Las principales características que se deben tener en cuenta son : Impedancia, directividad, ganancia, polarización, y el ancho de banda.
Impedancia de una AntenaEl valor de la impedancia de una antena es la resistencia que ésta presenta en su punto de conexión a la señal de corriente alterna que le llega del transmisor por la línea de transmisión. Esta impedancia debe ser igual a la impedancia de la línea de transmisión para que haya una máxima transferencia de energía.La impedancia se mide en ohmios y el valor adoptado universalmente para las antenas de los equipos de radio es de 50 ohmios. Cuando la impedancia de la antena es de un valor diferente se utillzan bobinas o transformadores con el fin de acoplar esas impedancias.
DirectividadDe acuerdo a su posición y forma, una antena irradia la energía entregada por el transmisor en una disposición específica. Esta disposición recibe el nombre de patrón de radiación o directividad. Según este parámetro, existen dos grupos de antenas: Las antenas omnidireccionales, que son las que irradian las ondas en forma casi uniforme en todas las direcciones, y las antenas direccionales, que concentran la energía en una sola dirección. Este patrón de radiación se refiere teóricamente al espacio libre sin tener en cuenta los obstáculos que pueda encontrar la señal.
GananciaTeniendo en cuenta el patrón de radiación, se dice que una antena tiene ganancia no en el sentido que amplifica la señal recibida del transmisor, sino que la concentra hacia una sola dirección, o que hace ver como si la señal fuera emitida con una potencia mayor. Este es el caso de las antenas direccionales que dirigen sus ondas hacia un sólo sector, llegando la señalcon más fuerza que si fuera emitida por una antena omnidireccional.La ganancia de las antenas se mide en decibeles, que es la unidad de medida adoptada para este tipo de parámetros. A mayor cantidad de decibeles, mejor calidad de la antena. Para determinar la ganancia se establece la intensidad en un punto, irradiada por una antena omnidireccional sin ganancia y la intensidad de la señal emitida por la antena direccional. La relación de estas señales se utiliza para obtener los decibeles de ganancia.
PolarizaciónLa polarización de una antena se refiere a la dirección del campo eléctrico dentro de la onda electromagnética emitida por ésta. Las antenas verticales emiten un campo eléctrico vertical y se dice que están polarizadas verticalmente. Las antenas horizontales tienen, por lo tanto, polarización horizontal.
Para que haya una buena comunicación entre dos estaciones, éstas deben tener el mismo tipo de polarización. En el caso de la Banda Ciudadana, se utilizan preferiblemente las antenas verticales tanto para las estaciones fijas, como para las estaciones móviles.
Tipos de antenas para Banda CiudadanaLos tipos básicos de antenas para Banda Ciudadana son: las de látigo vertical, las coaxiales, las de plano de tierra y las de haces verticales.Las de látigo vertical reciben ese nombre debido a su flexibilidad y movimiento, y se utilizan principalmente en las instalaciones móviles o vehiculares. La antena coaxial se usa principalmente para instalaciones fijas de base, pero se utilizan en algunos casos para operación móvil. Su construcción es más compleja y casi no se ha popularizado su uso.La antena de plano de tierra es la más popular entre los tipos básicos en todas las instalaciones de Banda Ciudadan. Esta antena, en su forma básica, es omnidireccional y no tiene ganancia. Sin embargo, con algunas modificaciones se le puede introducir ganancia y hacerla semidireccional. Esta es la antena más económica y con un rendimiento muy aceptable para comunicados locales y aún internacionales. Estas antenas se utilizan especialmente en las estaciones fijas o bases.La antena de haces verticales está formada por varios elementos en forma de parrilla o arreglo de varillas paralelas. En su forma es muy similar a las antenas que se utilizan para los receptores de televisión; estas antenas reciben el nombre de "YAGI", debido a que fueron ideadas por los japoneses Yagi y Uda.
Tipos de antenas para Radioafición
Los principales tipos de antenas que utilizan los radioaficionados en las bandas de HF son la dipolo, la vertical, la direccional (YAGI) y la cúbica.
La antena dipolo es la más sencilla que se puede construir y está derivada de la forma fundamental de antena formada por un solo conductor cuya longitud es igual a la mitad de la longitud de onda de la señal transmitida. Esta antena está formada por dos conductores cuya longitud total es igual a la longitud de media onda de la señal. Los conductores están aislados en los extremos de cualquier superficie conductora y separados en el centro por otro aislador. De estos dos terminales centrales se conecta la línea de transmisión que va al equipo.Debido a que, cada banda de HF (80 m, 40 m, 20 m, 10 m, etc.) tiene una longitud de onda diferente, necesitaríamos una antena dipolo para cada una de ellas, lo que ocuparía mucho espacio y haría muy difícil su conexión al transmisor. Para superar esta dificultad, se pueden construir antenas dipolo multibanda, es decir, que funcionen en todas las bandas y que tengan una sola línea de transmisión. Existen básicamente dos formas para fabricar una antena dipolo multibanda: en el primer caso se instalan varios dipolos utilizando los mismos mástiles o soportes y el mismo cable coaxial; y en el segundo caso se utiliza un solo alambre y el sistema de trampas sintonizadas, las cuales corresponden a una serie de bobinas y condensadores.Las antenas verticales se utilizan principalmente en casos de problemas de espacio o montaje y para uso en vehículos de todo tipo. Existen dos tipos básicos de antenas verticales: la antena vertical conectada a tierra y la antena vertical con plano de tierra. La antena vertical conectada a tierra debe tener una longiutd aproximada de media onda y la antena con plano de tierra se puede construir con una longitud de un cuarto de onda, pero además posee en su parte inferior unl plano de tierra formado por alambres gruesos o por tubos de aluminio delgados que se distribuyen en forma radial. Este plano de tierra metálico simula o reemplaza el efecto de la superficie de la tierra en el proceso de creación de las ondas electromagnéticas en la antena. Igualmente, estas antenas verticales pueden ser construidas multibanda a través del uso de circuitos resonantes (bobinas y consensadores intercalados) colocados en puntos específicos de la antena.
Las antena direccional para radioafición más difundida es la tipo "YAGI", compuestas por un elemento principal, derivado de la antena dipolo y de varios elementos adicionales llamados parásitos, que reciben la energía por inducción del elemento principal y refuerzan su transmisión en el mismo sentido.En las antenas direccionales tipo YAGI la señal se concentra en una sola dirección tanto de transmisión como de recepción. Se construyen con dos o más elementos dependiendo de la ganan cia que se desee obtener. Los elementos que están detrás del elemento principal se llaman reflectores y los que están al frente se llaman directores.En las antenas direccionales tipo YAGI también se utiliza el sistema de trampas con el fin de recortar los elementos y facilitar así su construcción y montaje.
Estas antenas se instalan generalmente en una torre de hierro y tienen en su parte central un soporte que va montado en un rotor o mecanismo giratorio accionado desde el sitio donde se opera la estación. Allí por medio de un control se ubica la antena hacia la dirección donde deseamos establecer uno o varios comunicados.Las antenas direccionales cuádricas o cúbicas están formadas por cuadros de alambre sostenidos por elementos aislantes en forma de cruz. Cada cuadro tiene una longitud de un cuarto de onda por cada lado. En la configuración más común se tienen dos cuadros; uno se utiliza como elemento principal o excitador y el otro como reflector. Este tipo de antena es muy popular debido a su fácil construcción, bajo peso y gran rendimiento para comunicados lejanos. En cuanto a ganancia, se puede comparar una cúbica de dos elementos con una YAGI de tres elementos. Este tipo de antena fue desarrollada por Clarence Moore en 1942 cuando trabajó como ingeniero para la emisora HCIB en Quito, Ecuador.Una de sus principales limitaciones es su gran tamaño cuando se trata de la banda de 40 metros y aún en la de 20 metros, por lo que se recomienda inicialmente utilizarla en las bandas de 15 y 10 metros en configuración multibanda.
Propagación de Ondas Electromagnéticas
Las ondas cortas entre 3 y 30 Mhz se propagan principalmente por medio de la reflexión o rebote en una capa de la atmósfera llamada Ionosfera. En esta capa el aire está electrificado o ionizado y es cargado por la luz ultravioleta que emite el sol. Debido a que esta carga refleja las ondas de radio con ciertas frecuencias, u na nifruma parte de la señal utiliza la onda directa que sigue la superficie de la tierra.La teoría de esta capa fue sugerida inicialmente por los cientfficos Kennely y Heaviside, ya que de otra forma no era posible que se lograran comunicaciones a distancias tan grandes como se habían obtenido. En 1925 esta teoría fue plenamente comprobada y los diferentes experimentos demostraron que esta capa es como un espejo o un techo que tiene características eléctricas, y que refleja mejor las ondas de radio con frecuencias entre 3 y 30 Mhz aproximadamente.La capacidad de reflexión de la ionosfera depende de la cantidad de ionización que le producen los rayos ultravioletas provenientes del sol. Como la radiación ultravioleta es muy variable, la reflexión de las ondas también es muy variable y las comunicaciones se hacen muy dependientes de varios factores atmosféricos.Debido a esto, no es lo mismo una comunicación en cierta banda de onda corta de día que de noche, y tampoco es lo mismo en las diferentes estaciones del año.Se toma como la ionosfera a una región comprendida entre los 50 y los 400 kilómetros por encima de la Tierra, y está formada a su vez por varias capas o regiones, llamadas la región D, la región E y la región F, que a su vez está formada por dos capas, la capa F1 y la capa F2.
La capa F2 es la capa más alta de la ionosfera, se encuentra a una altura aproximada entre los 200 y los 400 kilómetros de la Tierra y es la principal región encargada de reflejar las frecuencias más altas. Esta capa aparece cuando sale el sol y es la más ionizada de todas. Su ionización aumenta gradualmente en el día y desaparece en la noche.La capa F1 se encuentra a una altura entre 160 y 240 kilómetros y existe solamente durante el día. Esta capa permite el paso de algunas ondas que se reflejan en la capa F2 pero también es la encargada de reflejar la mayoría de las frecuencias de HF. Durante la noche se va desvaneciendo y se confunde con la capa F2, formando una capa llamada F que permanece durante casi toda la noche.
La capa E está a una altura aproximada de 100 kilómetros y su ionización depende directamente del ángulo con que le lleguen los rayos del sol; por lo tanto alcanza su máximo valor de ionización hacia las horas del mediodía. Esta capa desaparece totalmente durante la noche.Debajo de la capa E está la capa D, a una altura aproximada entre 50 y 65 kilómetros y no interviene en la reflexión de las ondas, sino que por el contrario, produce una absorción de cierto tipo de frecuencias durante algunas horas del día.Como se puede ver la conformación de estas capas es muy variable y dependiente de las condiciones de la energía del sol y de otro factores planetarios. Por lo tanto, las comunicaciones entre radioaficionados tienen cierto aspecto de aventura; no se puede asegurar nunca cuándo se va a establecer una buena comunicación entre dos sitios definidos. Esa es una de las partes interesantes de esta técnica y pasatiempo.Las Manchas SolaresDespués de muchas investigaciones, experimentos y estudios se logró comprobar que hay un ciclo de muy buenas comunicaciones en onda corta que ocurre cada once años. Se ha demostrado que estos ciclos coinciden con las manchas solares, que son unos puntos negros que apacecen en la superfície del sol.
Realmente la mancha solar es una depresión en la superficie del sol, con una profundidad de varios miles de kilómetros; su temperatura es mucho menor que la temperatura normal de la superficie del sol y emite más o menos la mitad de la luz que éste. Estas manchas aparecen en grupos y tienen un diámetro de 128.000 kilómetros aproximadamente.Esta actividad de aparición de las manchas solares es cíclica con un intervalo de 11 años, durante el cual aumentan desde muy pocas hasta un número máximo, y luego van desapareciendo hasta llegar a una cantidad mínima. La actividad de las manchas solares se ha registrado desde el ano de 1750 hasta la fecha, logrando establecer curvas muy claras sobre su amplitud, duración, tiempos de ascenso y descenso.
Este mismo ciclo se presenta para la propagación, ya que a mayor cantidad de manchas solares, es mayor la radiación ultravioleta y aumenta la capacidad de reflejar las ondas de radio con frecuencias hasta de 40045 Mhz.A veces el comportamiento de la radiación solar no es muy regular y se presentan alteraciones de carácter transitorio de poca duración. Estas alteraciones crean perturbaciones en la propagación de las ondas de radio, e incluso llegan a anular completamente las comunicaciones en todas o ciertas bandas de onda corta.
Zona de SilencioSi una persona sintoniza un transmisor de onda corta en una determinada señal o frecuencia y se va alejando de la emisora, notará que la señal va perdiendo fuerza hasta que desaparece totalmente. Si supuestamente se sigue alejando digamos que varios cientos o miles de kilómetros llegará el momento en que volverá a escuchar la misma señal y quizás con mucha fuerza.A este espacio donde no se escucha nada se le ha llamado zona de silencio o zona muerta, ya que en él no hay transmisión.. Esto se debe a que la primera señal que captó cerca del transmisor llegaba por medio de las ondas terrestres o de superficie, las cuales se van rebajando rápidamente debido a los obstáculos que encuentran a su paso. Cuando vuelve a captar la señal ha encontrado la señal reflejada en la ionosfera.Por eso es muy común en las transmisiones de radioaficionados, lograr comunicaciones fáciles con países situados en otros continentes y tener dificultades para comunicarse con algunos países cercanos en el mismo continente.
Instalación de las Antenas:
Algunos puntos generales a tener en cuenta sobre la instalación de antenas: Aislamiento: El aislamiento de la antena sirve para proteger las señales de radio-frecuencia de modo que no escapen a tierra. Por consiguiente, se necesita un buen aislamiento de RF. Tipos bien conocidos son los aisladores de porcelana vitriada y de pyrex. Si tiene la posibilidad de elegir, seleccione usted un tipo con nervaduras, porque éstas presentan un camino más largo a las fugas, cuando su superficie tiende a hacerse conductora debido a la acumulación de polvo, asi como en tiempo húmedo. Si no le es posible elegir, siempre podrá colocar un par de aisladores uno tras otro para obtener el mismo efecto. Los aisladores también pueden ser de fibra de vidrio, teflon, polipropileno y pvc. Se procurará que tengan una superficie lisa, a fin de limitar la acumulación de polvo y suciedad. Si se utiliza un árbol como soporte para un extremo de la antena, instale aisladores para mantenerlo fuera del follaje. Para el caso en que tenga que terminar la antena cerca o en el lugar en que atravesará la pared o el marco de la ventana pueden usarse aisladores espaciadores o manguitos aislantes de entrada. Si no dispone usted de los materiales indicados, use al efecto otros que puede conseguir localmente: aisladores para TV, frascos de vidrio, una funda de bolígrafo o un trozo tubo de plástico, para aislar la perforación. Altura: Cuanto más alta se instale la antena, tanto mejor será el resultado. Análogamente, cuanto más despejada esté, tanto mejor será la recepción. Trate en encontrar un lugar en que el apantallamiento causado eventualmente por árboles, edificios, etc., quede reducido a un mínimo. Una antena tendida sobre un tejado húmedo no se encontrará más que a una altura relativamente baja por encima de esta "tierra" artificial y el rendimiento será mucho menor del esperado. Longitud: Una antena de corta longitud es incapaz de captar suficiente señal, pero una antena excesivamente larga mostrará propiedades claramente direccionales, así que el proverbio de «cuanto más mejor» solamente es válido hasta cierto punto. La longitud total de la parte exterior de la antena no deberá exceder de 25 metros. Cuando la distancia a cubrir sea necesariamente mayor, la intercalación de un aislador puede constituir la solución. Materiales: El hilo de antena ha de poseer una alta resistencia a la tracción para poder aguantar fuertes vientos y también tener buena conductividad eléctrica. En el caso de la onda corta se recomienda el hilo de cobre o cobre estañado de 1 mm aprox. de diámetro. Este hilo puede ser macizo o trenzado, desnudo o aislado. Si no se dispone de hilo de cobre, puede usarse de aluminio o acero a condición de aumentar su diámetro de modo que presente razonable conductividad. Dentro de casa, la entrada puede ser de cable trenzado y aislado, puesto que es flexible e impide que se rompa o deteriore si roza con eventuales objetos metálicos de la habitación. Situación: La situación verdadera de la antena es decisiva para la calidad de la recepción, especialmente en presencia de fuentes de interferencia locales, tales como líneas aéreas de energía, vehículos, aparatos eléctricos o lámparas fluorescentes. En la mayor parte de los casos, se procurará instalar la antena lo más alta posible, de preferencia a más de metro y medio por encima del borde superior del tejado si el ruido provocado por los vehículos que pasan por la calle puede provocar una interferencia indeseable. Elija también un lugar lo más lejos posible de las fuentes de interferencia y evite tender el cable de antena a corta distancia y en dirección paralela a lineas aéreas de energía o grandes objetos metálicos como canalones. Si dispusiera de un radiorreceptor portátil, éste puede ayudarle a usted a encontrar la mejor posición para la antena. Sintonice diferentes bandas de onda corta y observe los niveles de interferencia en diferentes puntos a lo largo de los cuales se propone instalar la antena. Si teme hallarse ante un verdadero problema de emplazamiento haga uso de las propiedades de los tipos de antena específicos que se citan más adelante. La bajada de antena: Dentro de casa el nivel de interferencia suele ser más alto que afuera; procure pues que el cable de entrada sea lo más corto posible. Se recomienda el uso de hilo de cobre trenzado bajo aislamiento y su conexión a la antena deberá ser de preferencia soldada, después de haber retorcido juntos los extremos de los hilos en una longitud de 2,5 cm como mínimo. Si carece usted de práctica para soldar, sitúe la conexión dentro de la casa para impedir que se oxide rápidamente, limpiando los hilos bien antes de retorcerlos juntos o use un bloque de conexión o un borne para asegurar la unión mecánicamente. También puede usar un enchufe y clavija del tipo de banana a tal efecto. Por lo general, para pasar la antena adentro se suele usar el marco de la ventana. Este, sin embargo, no es recomendable si se trata de un marco metálico. En tal caso lo más fácil es taladrar un pequeño agujero en la pared, en un lugar adecuado lo más cerca posible del receptor. Si no tiene usted un manguito de entrada adecuado, utilice un trozo de tubo de plástico para forrar interiormente el agujero. Una vez que haya determinado el lugar por donde la antena entrará en la casa procure mantener el cable de entrada lejos de todo cableado doméstico. Conexión de la antena al receptor: Para obtener un buen contacto eléctrico, coloque en el extremo del cable de entrada una clavija apropiada (conector tipo «banana»), que encaje en el enchufe de entrada de la antena del receptor. En algunos casos se puede disponer de diferentes clases de clavijas. Si fuera así, es mejor consultar el manual de su receptor para asegurarse de la clase de clavija que se requiere para la entrada de antena para la AM. Si su receptor no tiene una conexión para antena exterior, suele ser posible colocar una adicional. Un método común es el de conectar la antena a la antena telescópica del receptor por medio de un pequeño condensador o trimmer de 20 ó 30 pF (pico-faradios). La más práctica en tal caso es la llamada clavija de cocodrilo. También es posible construir un enchufe normal de antena, que se conecta al arrollamiento primario de la bobina de ferrita por medio de un pequeño condensador del mismo valor que el mencionado anteriormente. Pero la mejor manera sea quizás la de colocar un cable enrollado aislado de 1 metro de longitud alrededor de la antena telescópica. De esta manera se obtiene un acoplamiento inductivo entre las antenas exterior y telescópica, produciéndose una incrementada sensibilidad de esta última. La recepción de la onda corta puede mejorarse si se deja lo más inactiva posible a la antena de ferrita, por ejemplo, girando el receptor hacia un punto insensible o colocándolo simplemente en una posición diferente. Adaptación: Cuando la antena no está adaptada al circuito de entrada de antena del receptor se introducen pérdidas porque la señal resulta reflejada en el enchufe de entrada. Para obtener una transferencia óptima de la señal entre la antena y el receptor, las impedancias de antena y de línea de alimentación deben ser aproximadamente iguales a la impedancia de entrada de antena del receptor. Sin embargo, en la mayoría de los casos la impedancia de entrada del receptor no aparece especificada y hay que encontrar por tanteo la transferencia óptima de la señal. Pese a todo, cierta falta de adaptación es admisible y las impedancias de entrada del receptor no suelen ser muy críticas. No obstante, una adaptación óptima puede constituir una excelente ayuda, como podrá descubrir si procediera a construir una unidad de adaptación como el sintonizador de antena que mencionamos más adelante. Fuentes de interferencia en la casa: La interferencia más importante que se oye en el altavoz entra en el receptor a través de la antena. Hablando en general, la interferencia procede de chispas producidas en los aparatos domésticos tales como aspiradoras, máquinas de coser, secadores de pelo, molinillos de café, etc. Los aparatos domésticos más pesados tales como centrifugadoras y máquinas de lavar suelen estar provistos de supresores de interferencias, y sería práctico dotar de ellos también a las herramientas eléctricas más pequeñas y a los aparatos antes mencionados. Los supresores de interferencias están conectados a los soportes de las escobillas de carbón de las máquinas eléctricas y equipados con condensadores para aminorar el chisporroteo. La interferencia de las lámparas fluorescentes tubulares puede suprimirse apantallando convenientemente el equipo auxiliar. Si el suministro de red tiene un polo de tierra aparte (tercer hilo), éste debe conectarse a dicho apantallamiento. Otro generador potencial de interferencias es el receptor de televisión. Este está equipado con un circuito de deflexión horizontal que tiende a producir muchos armónicos, los cuales son captados a su vez y radiados por la antena de TV. Como no es tan fácil apantallar un receptor de TV adecuadamente, se recomienda mantener la antena de onda corta lo más lejos posible del mástil de TV si este aparato produce radiación espúrea. Si experimentara usted excesiva interferencia local, apantalle también la bajada de antena para impedir que capte este ruido. Interferencia de radiodifusión: La interferencia mutua entre emisoras de radiodifusión en onda corta se debe a la gran cantidad de transmisores que funcionan en estas bandas. La más irritante de todas es probablemente la «heterodina», una nota pulsante que se genera en el receptor cuando se sintonizan simultáneamente las portadoras de dos emisoras. Las heterodinas pueden suprimirse eficazmente con un llamado «filtro notch», pero la mayor parte de los aparatos domésticos no suelen tenerlo. Con objeto de limitar el efecto de interferencia mutua entre emisoras de radio, los receptores modernos están provistos de una anchura de banda algo más pequeña y algunos incluso tienen una anchura de banda variable a fin de poder adaptar el aparato a las condiciones variables de recepción. Apantallamiento: Puede ser útil o incluso necesario, apantallar parte de la antena contra la captación de interferencias. En vista de que es la entrada la que más suele pasar por campos de interferencia, es posible, llegado el caso, ultimar esta parte de la antena con cable coaxial. La aplicación de cable coaxial presenta tanto ventajas como inconvenientes. Si la antena se conecta al conductor interior, y a su vez la trenza exterior de cobre se conecta a una toma de tierra adecuada, la entrada no captará ninguna interferencia. La aplicación de cable coaxial permite tender el hilo como queramos, sin soslayar los canalones y cableado doméstico y sin necesidad de montar aisladores espaciadores o manguitos pasamuros. En cambio, una desventaja es que el cable coaxial introduce pérdidas capacitivas. Para aminorarlas es conveniente utilizar un tipo de RF de baja pérdida y buena calidad y restringir la longitud de la entrada coaxial a un mínimo. Si el cable coaxial se aplica para la entrada completa - lo cual no siempre es necesario - es aconsejable curvar el extremo del cable alrededor del aislador terminal de la antena y fijarlo con cinta aislante. A continuación retírese la trenza de cobre en una longitud de 3 cm aprox. y suéldese el conductor interior a la propia antena. El peso del cable coaxial es soportado asi por todo el cable y no por su conductor interior solamente. El cable coaxial puede obtenerse en diferentes calidades y con diferentes impedancias «características». Si necesita usted el tipo de 50 ohmios, por ejemplo, en combinación con una antena de polarización horizontal, foam dielectric RG-58/U es un buen cable. Para una impedancia de 70 ohmios aprox., existe el tipo RG-59/U. Este cable coaxial se suele usar en combinación con una antena dipolo. Si se aplica cable coaxial con una antena normal monofilar, o una de fusta, se recomienda ensayar un tipo de 125 ohmios, como el RG-63/ U. El cable normal apantallado o el cable de micrófono no sirve ya que causaría pérdidas considerables de señal. Toma de tierra: Si se emplea un cable apantallado para la entrada, o fuera conveniente aumentar el rendimiento de la antena por medio de una buena toma de tierra, puede ser que desee añadir un cable de tierra adecuado a su equipo de recepción. Una toma de tierra se suele hacer generalmente introduciendo un tubo de cobre desnudo en el suelo. Quizá sea éste un método rápido, pero no siempre el mejor. Se asegura una buena toma de tierra cuando existe un buen contacto entre el cobre y el suelo y a menudo se obtiene esto mejor si se entierra una tira de cobre de unos 25 ó 30 mm de anchura y de 2,5 á 5 metros de longitud bastante profundamente en el suelo. Conviene que rodee el cobre con un material que resista la humedad, antes de rellenar el agujero. En las instalaciones profesionales, frecuentemente se usa carbón a este efecto. Una capa de unos 3 cm de espesor es suficiente. Si se la mantiene húmeda, situando el sistema entero debajo del tubo de bajada de aguas o sí se la humedece de vez en cuando, se tendrá una excelente toma de tierra. Para conectarla al receptor utilícese un trozo de hilo grueso de cobre desnudo. Protección contra los rayos: Retirar la clavija de antena del receptor es la mejor protección contra los rayos. La protección automática contra el rayo por medio de un pararrayos no siempre es segura porque la unidad puede volverse conductiva tan pronto como la descarga eléctrica en la antena exceda de un valor predeterminado que puede ser tan alto como 70 voltios. La figura 1 muestra la conexión del protector de gas inerte, que es un aislador en condiciones normales. Es esencial una buena toma de tierra si se aplica este pararrayos. En la mayoría de los receptores es posible introducir un simple protector contra sobrecargas, a base de una pequeña lámpara de neón, conectada entre el enchufe de antena y el chasis (tierra) del receptor. Antes de ponerlo en circuito, se retira la resistencia en serie, que se necesita para usar la lámpara de neón como indicador o lámpara de control, pero que no serviría como protector de sobrecargas en un aparato de radio. Los protectores contra sobrecargas que se describen más arriba se pueden obtener en el comercio, ya que se utilizan frecuentemente en los auto-radios. Recientemente han sido puestos a la venta protectores contra sobrecargas, de acción rápida, del tamaño de un botón, para los circuitos transistorizados. Se conectan como la lámpara de neón y proporcionan una mejor protección a los circuitos de antena miniaturas de hoy día. Es evidente que no es posible ninguna protección contra una caída directa o cercana de rayo, cuando los intensos campos eléctricos y magnéticos que acompañan a éste son capaces de deteriorar su equipo por vía inductiva. Nomenclatura de Antena El funcionamientos y características de instalación de las antenas puede categorizarse de diversas formas. Las más importantes son directividad e Impedancia. Directividad: una antena omni-direccional recibirá igualmente bien señales desde cualquier dirección. una antena direccional deberá ser orientada en el ángulo correcto para recibir la señal deseada. Impedancia: la oposición total al fluir de la corriente dentro de un circuito se llama impedancia. Toda antena tiene definida un valor de impedancia al punto donde adherimos el cable de bajada al receptor. La máxima transferencia de energía es solo posible cuando la impedancia de la antena se corresponde con la impedancia del cable de bajada; y la impedancia de éste deberá también corresponder con la impedancia de la entrada del receptor - usualmente 75 ohms. Vertical/Horizontal: una antena vertical ocupa menos espacio pero es más susceptible a los ruidos atmosféricos e interferencias eléctricas locales que una horizontal. Banda estrecha/banda amplia: Una antena de banda estrecha esta diseñada para captar un rango estrecho de frecuencias. End-fed (extremo)/ Off-centre-fed (descentrada)/ Centre- fed (central): Este termino describe donde es conectado el cable de bajada al receptor en la antena. INSTRUCCIONES PARA EL MONTAJE ALGUNAS ANTENAS Las antenas de la siguiente página pueden ser construidas económicamente en casa. Los materiales necesarios - cable de antena, cable de bajada, aisladores, protectores contra rayos, cuerdas, tubos de aluminio, etc. - se consiguen en cualquier ferretería o casa de electrónica.
Las antenas verticales con plano de tierra, tienen baja impedancia (alrededor de 30 Ohms) y requieren algún tipo de acoplamiento. Si se va a alimentar la antena con cable coaxial directamente, es posible inclinar los radales a 45° para obtener una impedancia cercana a los 50 para usar un cable RG-8 ó RG-58.
Los aficionados, instalamos antenas verticales sin radiales ó con planos de tierra reducidos y pensamos que debido a la buena relación de ondas estacionarias que conseguimos, nuestra antena va a comportarse bien. Pero esto es una falacia, toda antena vertical de cuarto de longitud de onda, es tan eficiente como radiales tenga.
Por ejemplo: una antena sobre un plano de tierra sólido, como el techo de un automóvil será más eficiente que una con sólo 4 radiales. Es verdad que para las antenas de h.f. (80 a 10 metros), los planos de tierra son difíciles de instalar y en especial si es que van a estar elevados sobre el terreno donde va a estar la antena, pero algo se puede hacer con respecto a incrementar el número de radiales, si es que queremos que nuestra antena sea más eficiente
Las estaciones comerciales de broadcasting utilizan más de 100 radiales de cuarto de onda enterrados en el terreno donde tienen su antena y ese es un buen ejemplo de eficiencia. Hemos visto fotografías en revistas donde se utiliza una malla como plano de tierra, este es un procedimiento para simular un plano contínuo, pero difícil de implementar y costoso.Figura 1. Los 3 tipos de plano de tierra, radiales horizontales, plano de tierra contínuo y radiales inclinados para conseguir 50 ohms de resistencia de radiación en la base de la antena.
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Las antenas radían conforme a un patrón definido, su radiación no es igual en todas las direcciones. De hecho, se necesita un gran trabajo para lograr que una antena radíe en la dirección que uno desea, esto es, proveer a la antena con directividad. Los patrones de radiación se ven afectados por la altura sobre el suelo, la conductividad de la tierra y los objetos alrededor. La medida de los patrones por lo tanto es difícil y por lo general se hace en laboratorios y con antenas modelo, que interpoladas a las frecuencias deseadas, definen todos los parámetros requeridos.
La operación consiste en comparar una antena de patrón conocido con otra de la cual se quieren saber sus características.
Patrón de Radiación de una Antena Isotrópica
Una antena isotrópica, como su nombre lo indica, radía en todas las direcciones (iso=igual y tropos= cambio) y su patrón de radiación será simbolizado por una esfera y en el caso de una antena dipolo de media longitud de onda, el patrón es en forma de un 8 acostado (Ver Fig. 2)
Planos de tierra ó radiales
Hay antenas verticales de algunas compañías que requieren sólo un radial ó 2 como mínimo para cada banda y se comportan bastante bien. En antenas verticales de h.f., v.h.f. y u.h.f, podemos elevar el plano de tierra para alcanzar mayor altura de nuestra antena, por ejemplo: cuando está ubicada entre árboles o entre edificios. Es un poco difícil elevarlo en bandas como 160, 80 y 40 metros, pero en las demás bandas nuestras antenas trabajarán mejor con el plano de tierra en un ángulo entre 45° y 60° pensando en que se puede alimentar directamente con cable de 50 ohms. La medida para los radiales es de 1/4 de onda y la fórmula es:
Lr = 75 / f(MHz)
Donde Lr es la medida de los radiales en metros, f(MHz) es la frecuencia en mega Hertz y 75 es la cuarta parte de 300 la velocidad de la luz.
Las antenas verticales pueden fabricarse para que se comporten como un arreglo direccional, controlando la fase de las corrientes en la antena. Por ejemplo: en un arreglo con 3 verticales pueden producirse varios patrones de radiación como se muestra en las Figura 3 y 4. Las líneas coaxiales se pueden conmutar desde la estación para lograr estos patrones. En otros arreglos en triángulo se pueden producir otros patrones.
Cuando se trata de antenas verticales de dimensiones cortas, por ejemplo: en las antenas móviles para las bandas de h.f. el tema del plano de tierra se hace cada vez más importante. En la banda de 10 metros, donde la antena puede tener 1/4 de longitud de onda fácilmente, no es difícil obtener una buena eficiencia usando la carrocería de metal del vehículo como plano de tierra, pero en las otras bandas la eficiencia se ve disminuida gradualmente, hasta quedar en menos de 10% en la banda de 80 metros, donde el largo de la antena sería de sólo 2.5 metros como máximo.
Si a esto agregamos que nuestro plano de tierra va a ser también menor al 15% del 1/4 de onda requerido, nos daremos cuenta de la dificultad de diseño de un sistema para estas bandas.
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