Tipos de Antenas
Hay varios tipos de antenas. Los más relevantes para aplicaciones en bandas libres son:
- Antenas Dipolo
- Antenas Dipolo multi-elemento
- Antenas Yagi
- Antenas Panel Plano (Flat Panel)
- Antenas parabólicas (plato parabólico)
De forma
general, llamamos dipolo al elemento principal de la antena, al que irradia las
ondas. Este tipo de antenas es la más sencilla que existe y la más fácil de
fabricar.
Es un cable o
elemento conductor partido por la mitad al que se conecta el cable coaxial que
llega del transmisor. En la pregunta 6 hablamos de la longitud de onda y
dijimos que esa magnitud es fundamental en la construcción de las antenas. Aquí
tienes el motivo. El dipolo o cable conductor tiene que medir la mitad de la
longitud de onda de la frecuencia en la que queremos transmitir.
La longitud de
onda se obtiene dividiendo la velocidad de la luz entre la frecuencia. Como
este dipolo es la mitad de la longitud de onda, podemos dejar la fórmula de
esta manera para calcular una antena dipolo de 20 Mhz:
Longitud
dipolo = 142,5 / F (en Megahercios)
L = 142,5 / 20
Mhz = 7,125 metros
Los 7 metros
son el largo total del dipolo. Ahora, lo tendremos que dividir a la mitad y
conectar cada parte a uno de los dos extremos del cable coaxial que llega del
transmisor, el negativo y el positivo.
Este tipo de antenas de dipolo simple se pueden usar para transmisiones de HF
que son comunicaciones de larga distancia. También se usan antenas de dipolo
simple para emisoras de FM. En este caso, al ser frecuencias muy superiores, se
emplean dipolos mucho más pequeños. En vez de media onda, son de un cuarto. Los
dipolos de una FM, dependiendo de su frecuencia, tienen un tamaño aproximado de
un metro.
Las antenas dipolo para las FM o comunicaciones con Walkie-Talkie se pueden
comprar ajustadas a una determinada frecuencia o multibanda que sirva para todas
las bandas. También existen las sintonizables, donde los dipolos vienen con un
sistema de tornillos que permite ajustarlas a la frecuencia de nuestro equipo.
2. ANTENAS TIPO YAGI
Son usadas en FM como antenas receptoras o para radioenlaces, aunque la mayor parte de Yagis que vemos en los tejados son antenas para recibir los canales de TV.
La particularidad de este tipo de antenas es que tienen varios elementos. Esto aporta dos ventajas: son muy directivas, ya que los elementos adicionales, llamados precisamente directores, tienen la misión de dirigir la señal hacia un solo lugar; la otra ventaja es su ganancia que aumenta con los elementos directores.
En las antenas Yagi, a mayor número de elementos, mayor directividad y mayor ganancia. Pero la construcción de estas antenas respecto al tamaño y distancia de separación de cada elemento no es aleatoria como puedes ver en la imagen.
Son usadas en FM como antenas receptoras o para radioenlaces, aunque la mayor parte de Yagis que vemos en los tejados son antenas para recibir los canales de TV.
La particularidad de este tipo de antenas es que tienen varios elementos. Esto aporta dos ventajas: son muy directivas, ya que los elementos adicionales, llamados precisamente directores, tienen la misión de dirigir la señal hacia un solo lugar; la otra ventaja es su ganancia que aumenta con los elementos directores.
En las antenas Yagi, a mayor número de elementos, mayor directividad y mayor ganancia. Pero la construcción de estas antenas respecto al tamaño y distancia de separación de cada elemento no es aleatoria como puedes ver en la imagen.
Son las antenas usadas para transmitir en AM. La torre está separada de la base
de hormigón por un aislador, por lo general de cerámica, que aísla por completo
la torre de la tierra.
Antes de que el cable llegue a la torre tiene que pasar por la caja de
sintonía. Esta caja contiene una serie de bobinas para realizar un ajuste o
acople de impedancias.
Hay diferentes tipos de antenas verticales, desde la más básica donde
el cable que llega de la caja de acople se conecta a la torre y con ésta forma
el conjunto radiador, hasta modelos como el monopolo plegado. En este
caso, 6 cables tensados suben paralelos a la torre formando la antena.
Por ello, para las antenas verticales simples, la altura no es algo
aleatorio. La torre, en este caso, recibe el cable y juntos forman el sistema de
transmisiones. Por lo tanto, calcularemos su altura en función de la longitud de
onda y la frecuencia, de la misma forma que en el dipolo simple.
Por ejemplo, una emisora de 560 Khz tendrá una antena de más de 250 metros.
Mientras que en el otro extremo del dial, una antena en 1330 Khz tendrá una
altura aproximada de 100 metros, a no ser que usemos modelos como el monopolo
plegado, donde la altura que cuenta es la de los 6 cables, no tanto la de la
torre.
4. OTRAS ANTENAS
Parabólicas
Son antenas usadas para recibir señales de
satélites, enlaces por microondas y otras telecomunicaciones a grandes
distancias. Su plato es lo más característico. En él se recogen las
ondas que llegan y son reflejadas convergiendo todas al centro donde se
encuentra el foco que recibe la suma de ellas.Dependiendo de dónde se coloque el foco, tendremos antenas parabólicas de
foco central, lateral y las de doble receptor o Cassegrain.
Radioaficionados
Radioaficionados
Sería difícil recoger
aquí la cantidad de antenas que instalan los radioaficionados. Depende mucho de
la banda en la que trabajen. Algunas son enormes instalaciones de diferentes
dipolos y otras, varas largas que se usan como antenas verticales sobre los
carros.
Paneles
Se ven mucho por su uso para telefonía celular.
Estos paneles, igualmente, sirven para las conexiones de Internet inalámbrico.
5. Antenas Panel Plano (Flat Panel):
Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma
cuadrada o rectangular. y están configuradas en un formato tipo patch. Las
antenas tipo Flat Panel son muy direccionales ya que la mayoría de su potencia
radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical. En el
patrón de elevación (Fig. 4) y en el patrón de azimuth (Fig. 5) se puede ver la
directividad de la antena Flat Panel. Las antenas Flat Panel pueden ser
fabricadas en diferentes valores de ganancia de acuerdo a su construcción. Esto
puede proveer excelente directividad y considerable ganancia.
Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de
elementos múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas
antenas usan un plato reflector con la forma de una parábola para enfocar las
ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parábola también
funciona para capturar la energía radiada por la antena y enfocarla en un haz
estrecho al transmitir. Como puede verse en la Figura 5, la antena parabólica es
muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y
enfocarla en una sola dirección, este tipo de antena es capaz de proveer muy
alta ganancia.
Las antenas de ranura cuentan con características de radiación muy similares a
las de los dipolos, tales como los patrones de elevación y azimuth, pero su
construcción consiste solo de una ranura estrecha en un plano. Así como las
antenas microstrip mencionadas abajo, las antenas de ranura proveen poca
ganancia, y no cuentan con alta direccionabilidad, como evidencían su patrones
de radiación y su similiridad al de los dipolos. Su más atractiva característica
es la fáicilidad de construcción e integración en diseños existentes, así como
su bajo costo. Estos factores compensan por su desempeño poco eficiente.
Estas antenas pueden ser hechas para emular cualqueira de los diferentes tipos
de antenas antes mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios detalles que
deben de ser considerados. Debido a que son manufacturadas con pistas en
circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene como costo no
poder manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están
hechas para rangos de frecuencia muy especificos. En muchos casos, esta
limitación de frecuencia de operación puede ser benéfico para el desempeño del
radio. Debido a sus características las antenas microstrip no son muy adecuadas
para equipos de comunicación de banda amplia.
Patrón de Radiación
|
Ganancia
|
Directividad
|
Polarización
| |
Dipolo
|
Amplio
|
Baja
|
Baja
|
Lineal
|
Dipolo Multi-Elemento
|
Amplio
|
Baja/Media
|
Baja
|
Lineal
|
Panel Plano (Flat Panel)
|
Amplio
|
Media
|
Media/Alta
|
Lineal/Circular
|
Plato Parabólico
|
Amplio
|
Alta
|
Alta
|
Lineal/Circular
|
Yagi
|
Endfire
|
Media/Alta
|
Media/Alta
|
Lineal
|
Ranura
|
Amplio
|
Baja/Media
|
Baja/Media
|
Lineal
|
MicroStrip
|
Enfire
|
Media
|
Media
|
Lineal
|
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